3 个简单测试识别高质量三维扫描仪 无需使用校准工具

如今，市面上充斥着各种各样的三维扫描仪，规格似乎都大同小异，仿佛制造商们参考了竞争对手的数据并采用了相同的参数。数据表、市场营销视频甚至产品外观看起来都差不多，仅凭技术参数很难立分高下。

那么，面多众多选项，我们该如何识别高质量的三维扫描仪呢？

在本文中，Creaform 形创将介绍三种实用的测试方法，让您无需工具也能确定技术规格参数表所宣称的性能在现实场景中能否实现，或者仅仅是没有实际价值的纸面数据。这些测试旨在帮助您识别哪些制造商生产的三维扫描仪经过了严格的开发和测试流程。

形状缺陷测量（圆柱度）

在几何尺寸和公差领域，形状缺陷指的是工件偏离其理想形状（例如平面或圆柱体）的情况。形状缺陷测量可以很好地证明三维扫描仪的质量，因为它展示了传感器测量形状缺陷真实数值的能力。高质量的三维 扫描仪的测量结果会非常接近标称值，而低质量的三维扫描仪的测量结果则可能存在较大偏差。

测试 #1：圆柱度测试

简单的圆柱度测试可提供关于三维扫描仪原始数据质量的宝贵信息。

在评估三维扫描仪的质量时，首先要考虑的是原始数据，因为原始数据需要经过高强度的点过滤过程。毫无疑问，如果原始数据噪点过多且质量低劣，那么 3D 模型就一定会有问题。

结果：圆柱体或蘑菇形

如果在高分辨率条件下依然无法获得良好的圆柱度值，也无法在直角处清晰地看到圆柱的边缘，则说明传感器采集到的原始数据质量较差。因此，整个数据采集和分析过程的质量也堪忧。

如果圆柱体呈蘑菇形，则表明三维扫描仪的原始数据噪点过多。这会导致软件使用重建算法来让圆柱体的主体和边缘更平滑（并让数据看起来更漂亮），从而形成蘑菇形外观。但是，重建算法可能产生各种意想不到的影响。

质量差且噪点多的原始数据意味着点云很厚。所以，我们不可能通过这样的点云来确定真实的表面在哪里。如何确保网格是使用准确的原始数据和真实的表面点创建的？高分辨率条件下是否隐藏着经过平滑处理并且可能影响网格精度的表面？

测试 #2：体积精度测试

体积精度测试可验证三维扫描仪的测量一致性。高质量的三维扫描仪必须具备可重复性，即能够进行可重复的测量，并将差异降到最低。反之，低质量的三维扫描仪多次测量同一部件或由不同操作人员进行测量时得出的结果可能不一致。

因此，在多次测量同一部件时，无论由一名还是多名操作人员进行测量，结果都必须分组并且相近。

可重复性测试：一名操作人员连续进行五次测量

可再现性测试：五名操作人员进行同一测量

两项测试的结果都必须分组。

评估体积精度不需要用到经过校准的参考工具。您可以在特定时间段内（例如一天内、一小时内）测量任何部件。测量大型部件的效果更为明显。

查看如何进行体积精度测试

结果：同一个部件，尺寸相同或不同

如果结果未分组，则说明数据表所宣称的体积精度很可能不靠谱。

例如您要测量两个相距 2 米的平面之间的距离，如果这个距离的变化超过 15µm/m，即连续两次测量相差 30µm，那么就不能宣称三维扫描仪的体积精度达到 15µm/m。

换言之，假设您连续两次测量同一辆汽车，第一次测量得出某一尺寸，第二次测量的尺寸少了 2mm，那么传感器的体积精度怎么可能低于 1mm/m？而且，如果两次测量结果不一样，哪一次才是正确的呢？

Creaform 形创，20 多年来持续推动三维扫描技术创新

Creaform 形创在研发初期也遇到过类似的问题，但最终凭借多年积累的知识和专业能力克服了这些难关。鉴于 Creaform 形创在创新和产品开发方面比市面上的三维扫描仪制造商领先 10 年之久，我们可以看到一些其他制造商无法解决的问题。

测试 #3：热稳定性测试

衡量三维扫描仪质量等级的另一个指标是它在不同环境条件下（例如温度）的性能。在不同条件下，高质量的三维扫描仪能够保持稳定，而低质量的三维扫描仪则更容易受到环境变化的影响。

要区分高低质量，还有一种方法是看看为了维持测量精度而必须对三维扫描仪进行重新校准的频率。经过校准之后，高质量的三维扫描仪的精度通常能维持较长时间。相比之下，低质量的三维扫描仪的精度可能迅速下降，从而需要频繁校准。

测试方法很简单：使用您的三维扫描仪测量任何一个部件。首次测量之后，隔 20 分钟、1 小时和 2 小时分别重复测量一次，然后比较测量结果。结果是否一致？

查看如何进行热稳定测试

结果：是否需要经常进行重新校准

高质量的三维扫描仪会通过多种机制（主要是软件）来管理传感器内部的热膨胀，从而在较长时间内确保稳定、可靠的测量结果。而低质量的三维3D 扫描仪没有这些机制，因此结果往往会出现偏差。

要解决可重复性和热偏差问题，最好的办法就是重新校准三维扫描仪。然而，如果每次使用之前都要重新校准传感器，那么这个过程很快就会给用户带来不便，甚至痛苦。