三维扫描仪是一种科学仪器，用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状（几何构造）与外观数据（如颜色、表面反照率等性质）。搜集到的数据常被用来进行三维重建计算，在虚拟世界中创建实际物体的数字模型。这些模型具有相当广泛的用途，举凡工业设计、瑕疵检测、逆向工程、机器人导引、地貌测量、医学信息、生物信息、刑事鉴定、数字文物典藏、电影制片、游戏创作素材等等都可见其应用。

　　以下是三维扫描仪的主要组成部分及其功能：

　　一、核心传感器与测量系统

　　光学传感器

　　功能：捕捉物体表面的光学信息（如激光、光栅、照片）并转换为电信号。

　　类型：

　　激光传感器：通过发射激光束并接收反射光，测量距离和角度（如激光三角测量）。

　　结构光传感器：投射已知图案（如条纹、网格）到物体表面，通过变形分析生成三维数据。

　　双目/多目摄像头：通过立体视觉原理，匹配左右相机的图像视差计算深度信息。

　　扫描头/探头

　　功能：包含光源、镜头和传感器，负责发射测量信号并接收反射数据。

　　类型：

　　手持式扫描头：适用于灵活移动场景（如复杂曲面扫描）。

　　固定式扫描头：用于自动化流水线或大尺寸物体扫描。

　　二、运动与控制系统

　　机械运动部件

　　功能：实现扫描头的移动或旋转，覆盖物体不同区域。

　　类型：

　　手持手柄：通过手动操作控制扫描路径（如便携式扫描仪）。

　　自动导轨/转台：通过电动或机械装置精确控制扫描头的位置（如工业级自动化扫描）。

　　无人机或机器人：用于大场景或复杂环境的扫描（如建筑、地形测绘）。

　　同步控制模块

　　功能：协调光源、传感器和运动部件的工作节奏，确保数据采集的完整性。

　　示例：控制结构光投影的频率与摄像头采样的同步。

　　三、数据处理与计算单元

　　数据采集模块

　　功能：接收传感器信号，生成原始点云数据（X、Y、Z坐标）。

　　关键技术：

　　模数转换（ADC）：将模拟信号转换为数字信号。

　　实时处理：快速处理高密度点云数据，避免延迟。

　　算法处理软件

　　功能：对原始点云进行滤波、拼接、拟合等操作，生成高精度三维模型。

　　核心算法：

　　点云降噪：去除环境噪声或离群点。

　　点云拼接：通过特征匹配（如标记点、ICP算法）融合多角度扫描数据。

　　网格化处理：将点云转换为三角网格模型（如STL格式）。

　　存储与传输模块

　　功能：临时或长期存储数据，并支持传输到计算机或其他设备。

　　常见接口：USB、HDMI、Wi-Fi、SD卡等。

　　四、辅助组件与配件

　　标定与定位系统

　　功能：确保扫描仪的测量精度和坐标系一致性。

　　类型：

　　校准板/靶标：用于设备初始校准或校验（如棋盘格、球体靶标）。

　　参考标记点：粘贴在物体表面，辅助多角度扫描的拼接对齐。

　　照明与显像装置

　　功能：提供均匀光照或辅助投影，增强数据采集效果。

　　类型：

　　环形LED灯：减少阴影，适用于手持扫描仪。

　　结构光投影仪：投射特定光pattern（如条纹、格雷码）。

　　电源与散热系统

　　功能：为设备供电并防止长时间工作过热。

　　类型：电池（便携设备）、外接电源（工业设备）、散热风扇或散热片。

　　五、软件与用户界面

　　配套软件

　　功能：控制设备操作、处理数据并输出模型。

　　典型模块：

　　设备驱动：连接扫描仪与计算机，设置参数（如分辨率、帧率）。

　　点云处理工具：滤波、裁剪、拼接、测量（如Geomagic、PolyWorks）。

　　三维建模软件：将点云转换为可用的CAD或动画模型（如SolidWorks、Maya）。

　　用户交互界面

　　功能：提供可视化操作和实时反馈。

　　示例：触摸屏控制、指示灯状态显示、语音提示等。

　　六、可选配件与扩展设备

　　专用夹具与固定装置

　　用于固定被测物体（如旋转台、磁力夹具），提升扫描稳定性。

　　外部跟踪系统

　　功能：追踪扫描仪位置，实现大范围动态扫描（如光学跟踪仪、惯性传感器）。

　　便携箱与防护装置

　　保护设备在运输或现场使用中的安全，防震、防尘、防水。