3D掃描和3D打印聽(tīng)起來(lái)似乎是天作之合，但它們并不總是像人們希望的那樣輕松而完美地結(jié)合在一起。我將通過(guò)強(qiáng)調(diào)黑客通常遇到的三個(gè)用例以及它們的工作（或不工作）情況來(lái)解釋人們可以期望什么。有了這個(gè)，你將有一個(gè)更好的想法，如何三維掃描可以滿足您的零件設(shè)計(jì)和三維打印的需要。
哪些事情做得（或者不）好？
大多數(shù)3D打印愛(ài)好者遲早會(huì)對(duì)3D掃描能否讓他們的生活和項(xiàng)目變得更輕松感興趣。下面是三維掃描、三維打印和CAD的三個(gè)不同的交叉點(diǎn)，以及每個(gè)交叉點(diǎn)的工作情況。
目標(biāo)樣本和細(xì)節(jié)有用嗎？使用掃描來(lái)復(fù)制對(duì)象。三維掃描，然后三維打印。物體可能是功能性的東西，如固定裝置或器具部件，或藝術(shù)性的物體，如雕塑。基本上是的，但取決于對(duì)象從源對(duì)象生成CAD模型。
目標(biāo)是1:1模型，用于部分工程目的。使用三維掃描而不是在CAD中創(chuàng)建對(duì)象。不是真正的數(shù)字化不方便或麻煩的形狀。獲得復(fù)雜形狀的精確模型，這些形狀不容易用其他方法測(cè)量或建模。
示例：儀表板、雕塑、大型對(duì)象、附著在其他對(duì)象上或不易移動(dòng)的對(duì)象、頭部或面部等身體部位以及具有許多曲線的對(duì)象。有助于確保3D打印對(duì)象適合其他對(duì)象。為工程目的創(chuàng)建零件的CAD模型不是目標(biāo)。是的，但要看情況，在所有這些情況下，一個(gè)人想要一個(gè)物體的三維模型，而這正是三維掃描創(chuàng)建的，那么問(wèn)題是什么呢？問(wèn)題是，并非所有的三維模型都是相同的，并且對(duì)相同的事物有用。
三維掃描生成網(wǎng)格模型，而不是CAD模型
廣義上講，三維模型有兩種：CAD模型和網(wǎng)格。這些可以被認(rèn)為是有用的工程目的和藝術(shù)目的，分別。有些讀者可能會(huì)認(rèn)為這是一個(gè)令人反感的過(guò)于簡(jiǎn)單化，但它是一個(gè)有益的一點(diǎn)，使一個(gè)關(guān)于如何三維掃描，三維打印和CAD工作做（不）一起工作。
設(shè)計(jì)零件的黑客通常對(duì)CAD模型最感興趣，因?yàn)檫@些模型代表的是真實(shí)世界的對(duì)象，這些對(duì)象根據(jù)真實(shí)世界的測(cè)量值進(jìn)行了修改。但三維掃描不能創(chuàng)建CAD模型；它將創(chuàng)建一個(gè)網(wǎng)格。
典型的CAD模型編輯示例，將模型顯示為實(shí)體對(duì)象，根據(jù)幾何特征和實(shí)際測(cè)量進(jìn)行更改。
典型的網(wǎng)格編輯操作。對(duì)象是連接到網(wǎng)格中的點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，可以對(duì)其進(jìn)行操作和變形。
網(wǎng)格可以用于工程目的-.stl文件畢竟是網(wǎng)格，實(shí)際上與3D打印同義-但是網(wǎng)格不能像CAD文件那樣修改。使用網(wǎng)格時(shí)，不會(huì)將面擠出特定的毫米數(shù)，也不會(huì)將角點(diǎn)圓角到特定的半徑。網(wǎng)格完全可以修改，但是工具和過(guò)程是不同的。
綜上所述：三維掃描從現(xiàn)實(shí)世界的物體中生成三維模型，但掃描過(guò)程中產(chǎn)生的模型不一定適合工程目的而不需要額外的工作。
家庭黑客的選擇
在本文的開(kāi)頭，我選擇了三維掃描、三維打印和CAD工作的三個(gè)典型交叉點(diǎn)來(lái)說(shuō)明它們之間的各種不完美配合。現(xiàn)在我將更詳細(xì)地討論這三個(gè)用例，并為普通黑客提供使用3D掃描使項(xiàng)目更容易的方法。
使用三維掃描創(chuàng)建副本
攝影測(cè)量是一種無(wú)障礙的方式來(lái)創(chuàng)建一個(gè)三維模型，以及免費(fèi)和付費(fèi)的選擇存在。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)象越小越復(fù)雜，就越難得到保留所有特征和細(xì)節(jié)的結(jié)果。
攝影測(cè)量使用從不同角度拍攝的物體的多張照片，軟件解釋這些照片以創(chuàng)建代表物體表面的點(diǎn)云。然后可以生成表示對(duì)象的網(wǎng)格三維模型。通常需要對(duì)模型進(jìn)行一些清理或后處理，具體取決于方法和軟件。
這篇來(lái)自Prusa Research的博客文章介紹了如何使用Meshroom獲得******效果，Meshroom是使用攝影測(cè)量進(jìn)行三維掃描的免費(fèi)選項(xiàng)。
OpenScan（和OpenScan Mini）是由[Thomas Megel]設(shè)計(jì)的一個(gè)DIY項(xiàng)目，旨在利用攝影測(cè)量技術(shù)高精度地掃描小物體。
RealityCapture是一款非自由軟件，具有許多有用的功能和制作精良的教程。值得注意的是，它們有一個(gè)許可證模型選項(xiàng)，旨在偶爾使用和少量使用。由于大多數(shù)軟件訂閱模式對(duì)于愛(ài)好者和一次性項(xiàng)目來(lái)說(shuō)幾乎沒(méi)有意義，因此值得一看。
使用三維掃描數(shù)據(jù)采集來(lái)創(chuàng)建CAD模型
由于三維掃描不會(huì)生成CAD模型，因此它不是在CAD中設(shè)計(jì)零件的直接替代方法。大多數(shù)CAD程序允許導(dǎo)入網(wǎng)格，但導(dǎo)入的網(wǎng)格仍然是網(wǎng)格，不能像其他CAD對(duì)象那樣進(jìn)行修改。不過(guò)，它可能對(duì)新設(shè)計(jì)有指導(dǎo)意義。
轉(zhuǎn)化為實(shí)體的網(wǎng)格將成為由三角形面集合組成的對(duì)象，這些面與構(gòu)成原始網(wǎng)格的面相同。這很少是CAD建模新手所期望的。
人們可能想知道是否有可能從一種格式轉(zhuǎn)換成另一種格式。是的，但這種轉(zhuǎn)變可能不是人們所期望的。將CAD模型轉(zhuǎn)換為網(wǎng)格非常簡(jiǎn)單，但將網(wǎng)格轉(zhuǎn)換為CAD實(shí)體則不那么簡(jiǎn)單。
如果網(wǎng)格不是太復(fù)雜，可以將其轉(zhuǎn)換為實(shí)體（這里有一種方法是使用MeshLab和FreeCAD），但它仍然不是“正常”的CAD對(duì)象，這里的圖像說(shuō)明了原因。
如果一個(gè)人的目標(biāo)是使用三維掃描使CAD模型的創(chuàng)建更容易，而此處顯示的轉(zhuǎn)換結(jié)果無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一目的，那么下一個(gè)最好的方法是使用三維掃描作為主控形狀，并使用導(dǎo)入的網(wǎng)格作為引導(dǎo)，在其周圍建立新零件的模型以進(jìn)行匹配。使用這種方法的一個(gè)項(xiàng)目是圍繞模制人體工程學(xué)原型設(shè)計(jì)的定制軌跡球。
一些專業(yè)軟件套件可以導(dǎo)出到CAD，但基本的工作流程是相同的，掃描的網(wǎng)格被用作新設(shè)計(jì)的參考。
三維掃描數(shù)字化異形物件
激光切割機(jī)面板的掃描顯然只是整個(gè)機(jī)器的一部分，但重要的部分是存在的。
有時(shí)需要一個(gè)形狀的精確三維模型，而這個(gè)形狀不容易用手來(lái)建模或測(cè)量。前面提到的攝影測(cè)量工具在這里也很有用，但它們的用途不同。通常只需要對(duì)象的一部分，而不是從上到下對(duì)對(duì)象進(jìn)行建模，以生成精確的副本。
例如，為設(shè)備面板或儀表板的形狀建模只需要成功掃描相關(guān)部分。一個(gè)人的頭部可以被掃描，以確保頭盔或面罩的精確匹配，而不需要對(duì)整個(gè)身體進(jìn)行全面掃描。一般來(lái)說(shuō)，需要的圖片更少，后期處理和模型清理更容易，因?yàn)楦信d趣的區(qū)域更小。為了以后的縮放，必須包含一個(gè)尺寸參考，因?yàn)榇蠖鄶?shù)3D掃描本質(zhì)上不會(huì)創(chuàng)建1:1模型。
這種方法的一個(gè)很好的例子是這個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一個(gè)定制的控制面板，以適應(yīng)現(xiàn)有的設(shè)備。不像掃描一個(gè)完整的物體來(lái)復(fù)制它，沒(méi)有必要捕捉像底部或背部這樣難以到達(dá)的地方。這使得掃描和模型清理更容易。
其他類專業(yè)的三維掃描
另一種選擇是支付專業(yè)掃描費(fèi)用。花哨的掃描儀和軟件套件成本數(shù)千美元，或數(shù)萬(wàn)美元，并針對(duì)工程應(yīng)用程序存在，雖然他們是無(wú)法達(dá)到的一般黑客，支付一個(gè)公司做一兩次掃描可能不是。
精度和分辨率可能超出攝影測(cè)量的能力，一些專業(yè)軟件套件具有奇特的功能，如對(duì)齊多個(gè)掃描、精確的尺寸參考或基于掃描結(jié)果生成CAD模型的能力。
專業(yè)三維掃描工具的1:1模型，從不同角度對(duì)齊和合并多個(gè)單獨(dú)的掃描得到一個(gè)完整的模型。它仍然是一個(gè)網(wǎng)格，但它在特征和比例上都精確地表示了原始網(wǎng)格。
根據(jù)我的發(fā)票，這里顯示的是我用Creaform HandySCAN黑色3D掃描儀專業(yè)掃描的零件模型。這是一把古董火器的舊木柄。掃描仍然創(chuàng)建了一個(gè)網(wǎng)格，但它是一個(gè)精確的1:1模型的原始，我可以用它來(lái)打印的SLA三維打印機(jī)上的替代品。
在獲取專業(yè)3D掃描報(bào)價(jià)時(shí)，一定要詢問(wèn)費(fèi)用結(jié)構(gòu)，并明確您的需求。在我的例子中，在一次設(shè)置費(fèi)用下掃描多個(gè)相似的對(duì)象是經(jīng)濟(jì)高效的。
知道3D掃描可以（和不能）做什么？
3D掃描一直在變得更好、更易訪問(wèn)，但它生成網(wǎng)格的事實(shí)意味著它并不總是能夠順利地融入3D打印和CAD零件設(shè)計(jì)工作流。這并不意味著它不會(huì)有用，但它確實(shí)意味著了解這些限制以及它們將如何影響您的需求是很重要的。
當(dāng)然，人們總是可以在CAD中手動(dòng)建模一個(gè)零件，但不是所有的零件和形狀都可以很容易地測(cè)量或逆向工程。三維掃描能很方便去幫助我們建模復(fù)雜，現(xiàn)實(shí)世界的對(duì)象，徒手建模是不切實(shí)際或容易出錯(cuò)。
