Sense PLUS 3D扫描仪测评:准工业级扫描仪入门首选 

3D打印技术 /[测评]
2023-10-26 16:53
Sense PLUS是由深圳巨影PMAX推出的手持式全彩3D扫描仪,它采用了近红外(NIR)结构光技术,能够高效地扫描物体并捕捉其全彩纹理。作为一款价格不足万元的3D扫描仪,Sense PLUS表现出了准工业级的性能水平,单帧精度为0.05毫米,每秒可以捕获10帧,通过配套的软件对扫描数据处理后可以直接用于3D打印。
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如果你是在寻找一款可以代替手动建模的3D扫描仪,那么Sense PLUS将是不错的选择。它显著降低了用户进入3D扫描领域的门槛,无需繁琐的扫描准备工作和专业的扫描技能。在硬件方面,Sense PLUS采用无畸变定焦镜头和8片镜片组成的镜片组,从而获得更清晰的图像。采用双目设计,三维成像精度高,稳定性好,测量尺寸更加准确。软件上,与免费的Revo Scan软件兼容,将扫描和编辑功能集成为一体,提高了扫描的效率。

产品参数:

采用技术:双目红外结构光
帧率/扫描速度:10fps
单帧扫描范围:210 x 130mm
工作距离:150 – 400mm
最小扫描:30 x 30 x 30mm
单帧精度:高达0.05mm
连接方式:USB、WiFi(5.1G)
输出格式:PLY、OBJ、STL
设备尺寸:131 x 205 x 35mm
兼容系统:Win/Mac/iOS/Android
扫描仪重量:395g
官方价格:7999元
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开箱与安装

打开手提箱,里面包括一台扫描仪、带有标记点的迷你转盘(需简单组装)、电脑连接线、可充当手柄的三脚架、手机支架、手机连接线、用于给扫描仪单独供电的充电宝,以及一些扫描辅助工具(高反光标记点、带粘性的黑色硅胶垫和白色石膏像),此外还有一个附带使用教程和扫描软件的U盘。
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首先,我们进行了简单的组装,将转盘上的四块拼接板连接在一起,以便将待扫描的物体直接放在其上。接下来,我们将三脚架与扫描仪相连,这样就可以确保在物体旋转的同时,扫描仪能够在固定的形式下进行稳定地扫描。

扫描仪可以通过USB线连接到电脑或手机,也可以通过WIFI直接连接,具体的操作步骤在Sense Plus使用手册中有详细介绍。我们接下来主要使用了一台联想笔记本电脑进行扫描。请注意,如果使用电脑,最低配置要求是i5 10代或更高、8GB内存以及2GB独立显卡。如果是i7 10代或更高、16GB内存以及4GB独立显卡,则将获得更出色的扫描体验。同时,还需要连接电脑3.0及或更高版本的接口,因为使用2.0接口可能导致扫描仪供电不足,从而引发扫描卡顿或无法正常运行的问题。

设计

结构光扫描仪的工作原理是通过结构光发射器向工件表面投影光栅,两个CCD相机接收,根据三角测距原理,获得光栅各点的位置信息。通过计算后形成物体表面的三维点云数据,最后再通过软件将点云被转换为网格,生成所需要的三维模型。
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Sense PLUS配备了三个主要相机,其中使用双摄像头红外光相机捕获物体的几何形状,而RGB相机则用于获取模型表面的纹理信息,并通过贴图生成彩色模型。外观上,Sense PLUS和常见的扫描仪并不相同,它额外添加了一个注塑的外壳。外表覆盖着环保手感漆,同时在双面的四个角还采用了防滑和防磨设计。握把的设计也非常人性化,特别是开始/暂停按钮直接位于大拇指下,使操作非常方便。
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手机扫描的配套组件

Sense PLUS还提供多种扫描方式,包括电脑扫描和手机扫描。其中,电脑扫描又分为手持扫描和固定扫描;手机扫描全面支持安卓、苹果手机,适用性更强,方便随身携带。正如前面提到的,除了使用连接线进行设备连接,还支持通过WIFI连接,进一步提升了扫描仪的使用体验。

扫描

在将电脑和扫描仪连接后,只需从U盘中安装Revo Scan软件,即可轻松开始后续的扫描工作,无需进行其他复杂的设置。
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Revo Scan软件功能非常丰富,覆盖了3D扫描的整个工作流程,包括数据收集、处理和导出。对于不同的扫描场景,Sense PLUS扫描仪提供了相应的不同模式和设置。

从操作方式来看,主要有两种扫描模式:桌面固定扫描和手持移动扫描。桌面扫描模式需要将物体放置在转盘上,并使用三脚架上的3D扫描仪从固定角度进行扫描。手持扫描模式允许允许用户在物体周围自由移动。两种模式都适用于不同类型和尺寸的物体,有时候也可以结合使用。
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软件的用户界面设计非常友好和直观,采用了左、中、右三列布局。在扫描过程中,软件界面的中间部分会显示当前正在扫描的区域的预览图,而红外相机和RGB相机的曝光信息则显示在左侧。此外,用户界面上的测距仪显示模型相对于扫描仪的位置,这种实时反馈对于获取更好的扫描效果非常有用。软件的右侧包括了多种工具,扫描完成后,可以在这里进行点云融合,生成网格,纹理贴图等操作。
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标准点拼接模式下扫描的瓶子,通过软件自动补洞

Revo Scan软件的强大之处不仅仅在于其扫描功能,还在于其集成了数据后处理的功能。原本需要两个软件进行操作才能完成的事情,现在只需要一个就可以。编辑工具可以擦除任何孤立的浮点,也可以通过重叠检测删除重复的点,更或者是对点云进行平滑和简化处理。当生成网格后,还可以进行手动补洞,或者删除不需要的面片、平滑、简化等。

另外,如果需要扫描多个部分的数据,软件还提供了对齐功能,可方便地合并这些数据,使其成为一个整体。
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最开始我采用的是固定式扫描,把白色人像石膏放在转盘上,通过自动扫描获取模型的三维形状;转盘还应用了标记点,可以在标记模式下扫描时帮助对齐。不过,由于这个人像模型包含了丰富的细节,因此只需要通过特征拼接即可实现扫描。

虽然使用高精度模式可以获得非常密集的点云,但直接将其转换为表面网格的结果并不一定理想。可以在网格生成之前,对点云进行一些处理,比如手动删除一些模型周边多余的点云,然后再简化或平滑,这样生成的网格数据会更好,模型也会变得更清晰,而不是表面看起来有颗粒感。
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Sense PLUS扫描仪还可以用于扫描人体部位,例如手或脚等,结合3D打印可制作医疗辅助夹具。为了方便操作,这里以一个3D打印的手模型作为扫描对象。依然采用了转盘固定式扫描,先获取了大部分的点云数据,然后将模型倒置扫描手模型的底部。最终的扫描结果非常令人满意,特别是手掌上微细纹理也清晰可见。
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为了测试彩色扫描的效果,这里选择了一个玩偶模型作为扫描对象。然而,由于没有使用显影剂,玩偶模型的黑色眼部没有被扫描出来。此外,彩色纹理的质量也没有达到预期的效果。
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纹理有多个接缝,颜色之间的过渡不均匀,并且纹理的一般分辨率对于大多数应用来说太低。初步判断,颜色纹理功能不太可能成为该扫描仪的主要卖点。

此外,这里需要说明的是,对于扫描黑色物体、反光物体和透光物体,需要先在物体表面喷涂显影剂或粉末。因为这些物体表面无法满足扫描原理中的反射-接收光线的要求。此外,在户外进行扫描时,还需要添加遮挡物来避免强烈阳光的干扰,否则可能导致数据在扫描过程中丢失,无法完成扫描任务。

除了通过电脑扫描,前面也有提到通过手机也可以实现相同的扫描。当在手机Revo Scan - 3D扫描APP上完成了扫描后,还可以通过验证码、二维码两种方式,将模型分享至电脑端,以进行更多编辑。

总结

Sense PLUS是一款功能强大的入门级3D扫描仪。总的来说,我们在测试时获得了积极的体验,并且它通过了我们的大部分测试。但它存在一些缺陷,例如很难捕捉黑色的问题,彩色纹理效果还不是足够好。
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将打印的模型进行扫描,获取的数据一比一复原

Revo Scan软件的使用非常简便,这使得扫描过程对于新手变得易于操作。当扫描完成后,如果发现数据不足,还可以继续扫描。值得一提的是,该软件的点云处理和网格后处理功能减少了在多个软件之间切换的复杂步骤。另外,在早期版本的软件中,存在跟踪丢失问题,但在更新到最新的5.0版本及以后,这个问题得到了有效的改进。

然而,Sense PLUS 3D扫描仪的另一个限制是,对于细节不明显的模型,通常需要贴上标记点才能进行扫描。根据我们的测试,例如花瓶或具有多个平面细节的物体,如果不使用标记点,可能会导致跟踪丢失,并需要重新开始扫描。

尽管如此,Sense PLUS仍然是一款值得入手的3D扫描仪,适合业余爱好者、创客和教育从业者。如果你还拥有一台3D打印机,那么结合Sense PLUS将能够消除实物与数字之间的边界,完成逆向设计后的落地。
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