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2021/04/16
你知道3D掃描器的由來嗎？來把它的底細一一摸個清楚吧！
早在20世紀上半葉，為了能準確地重現各種物體和場所的表面模樣，「3D掃描」技術開始被開發，尤其在研究和設計的領域上，特別需要這種技術。
「3D掃描」的概念在1960年代出現，當時僅以燈光、相機和投影設備來組合，但同時需要三種設備非常侷限，得耗費大量時間精力才能掃描物體。自1985年以後，第一台真正的「3D掃描器」正式誕生，利用白光、雷射和陰影來產出物體的輪廓。
而早在1985年以前面世的電腦，是可以建立高度複雜的模型，但當時無法用卷尺測量複雜的物體表面(如圖一)，所以一種接觸式測頭在1980年代被工具製造業開發了出來，雖然它可以建立精確的模型，但速度非常慢。因此，專家們開始發展出三種光學技術，這種光測頭的掃描速度不僅比物理測頭快得多，它也很適合掃描無法用物理測頭的軟物體。
圖一
其實，動畫業利用「3D掃描」產出人類的表面輪廓，是該技術最早的應用之一。洛杉磯的Cyberware實驗室在1980年代開發了這一領域，其頭部掃描器就如圖二所示。
圖二
全身掃描器在1990年代中期誕生，1994年，3D Scanners推出了REPLICA，它可以快速掃描物體，並擁有高精度，REPLICA可說是標誌著雷射條紋掃描技術的一大進步。同時，Cyberware開發高精度掃描器之外，也開發了能產出物體顏色的技術。Digibotics推出一台4軸機器，只要通過一次掃描，就能提供一個完整的3D模型，但它的速度緩慢，也無法對彩色表面進行數位化處理。當「3D掃描」發展到了這個階段，光學掃描器仍是非常昂貴的儀器，但Immersion和Faro成功推出低成本的手動數位化儀器，雖能製作完整的模型，但速度非常慢，也無法對彩色表面進行數位化處理。
由此可見，每家公司的技術發展都各有利弊，業界因此團結一致，對3D掃描器立下五大原則︰準確、迅速、立體化、可產出彩色表面、實惠價格。3D掃描器在1996年採用了手動操作臂和條紋3D掃描器的關鍵技術，並將它們結合在ModelMaker中(如圖三所示)，它迅速和靈活的系統是世上第一個可生成複雜模型的3D掃描器外，更能把模型用顏色紋理化。
圖三
時至今日，彩色3D模型已可在數分鐘內製作完成。
3D雷射掃描設備可感知物體的形狀，收集數據，並確定物體外表面的位置。無論在學術研究還是商業用途上，都不乏這項技術的支援，它也普遍應用於多個行業中，包括加工製造、公用事業、建築、考古、執法、娛樂等等。另外，雷射掃描器所產生的高質量數據，目前也被應用於地理、環境、工業等多項專業領域中，成為各項計劃的左膀右臂。
在過去的20年，3D雷射掃描技術已然成熟，各種功能的儀器品種繁多，並且一直推陳出新，令人不禁好奇︰到底3D雷射掃描還可以力臻完美到什麼地步？
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