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淺談三維掃描成本

概要

三維掃描的成本多高，受到諸多因素的影響。本指南將聊一聊這些影響因素，便于您決定是入手一臺(tái)掃描儀自用，還是尋求專(zhuān)業(yè)掃描服務(wù)。

三維捕獲的途徑

購(gòu)買(mǎi)掃描儀，租用掃描儀，或購(gòu)買(mǎi)掃描服務(wù)

考慮因素

掃描對(duì)象尺寸、數(shù)量、復(fù)雜度、應(yīng)用場(chǎng)景等

價(jià)格區(qū)間

250美元（小型部件）-2000美元（大型部件）

引言

許多專(zhuān)業(yè)人士面對(duì)掃描項(xiàng)目時(shí)，時(shí)常會(huì)考慮三維掃描的成本問(wèn)題。這一問(wèn)題也相當(dāng)復(fù)雜：和其他技術(shù)設(shè)備一樣，掃描時(shí)也有諸多因素需要考慮。

下面，我們來(lái)逐一分析一下常見(jiàn)因素。

影響三維掃描成本的關(guān)鍵因素

1.掃描物體或部件尺寸

制定掃描預(yù)算時(shí)，首先要考慮的基本因素之一就是掃描物體或部件的大小。與小型物體相比，大型物體通常更費(fèi)時(shí)，也需要更多次掃描才能得到完整模型。因此，大型物體掃描的成本也會(huì)相應(yīng)更高。

使用手持式三維掃描儀掃描大型工業(yè)品的精密細(xì)節(jié)

然而，在某些情況下，卻并非如此。掃描幾何復(fù)雜的小型物件，或許比掃描幾何簡(jiǎn)單的大型物體成本更高。我們將在下方幾何小節(jié)中作具體介紹。

如您打算購(gòu)買(mǎi)掃描儀，請(qǐng)確認(rèn)您選擇的產(chǎn)品適合掃描物體的尺寸。有時(shí)，幾何復(fù)雜的大型物體需要多臺(tái)掃描儀協(xié)同使用。一臺(tái)掃描儀捕獲物體整體輪廓，另一臺(tái)掃描儀捕獲難以觸及的小型區(qū)域，完成全部采集。

2.掃描物體或部位的幾何

要考慮的第二個(gè)關(guān)鍵因素就是物體的幾何復(fù)雜度。掃描一件沒(méi)有復(fù)雜細(xì)節(jié)的物體，要比掃描孔洞、細(xì)線(xiàn)、銳利邊緣、疊加部件、螺紋等復(fù)雜特征來(lái)的簡(jiǎn)單。這類(lèi)復(fù)雜特征需要更多時(shí)間，才能完成細(xì)節(jié)的采集，完成精準(zhǔn)的完整模型，而沒(méi)有特征的物體就非常簡(jiǎn)單。

要點(diǎn)：

掃描沒(méi)有大量細(xì)節(jié)的物體更快更簡(jiǎn)單，掃描帶有孔洞、細(xì)線(xiàn)、銳利邊緣、疊加部件、螺紋等復(fù)雜特征的表面更麻煩。

為說(shuō)明這點(diǎn)，我們準(zhǔn)備了如下兩個(gè)模型。第一個(gè)模型是扳手, 屬于幾何簡(jiǎn)單的小型物體（2.5 cm x 16.3 cm）。掃描專(zhuān)員只花了3分鐘進(jìn)行掃描，Artec Studio軟件進(jìn)行10分鐘數(shù)據(jù)處理。

幾何簡(jiǎn)單的小型物體3D模型

帶有復(fù)雜幾何的中型物體3D模型

第二個(gè)模型是雙離合變速箱, 屬于帶有大量微小細(xì)節(jié)的中型物體（40 cm x 44 cm x 52 cm）。掃描時(shí)間22分鐘，處理時(shí)間翻一番。

3.項(xiàng)目中掃描物體或部件的數(shù)量

上兩個(gè)因素考慮過(guò)后，自然要考慮這點(diǎn)：需要捕獲的物體或部件越多，掃描和處理所耗費(fèi)的資源就越多，無(wú)論您打算自己動(dòng)手還是找人代勞。物體的每個(gè)部分，或者多個(gè)實(shí)體對(duì)象，都需要獨(dú)立掃描，并且可能需要不同的掃描和數(shù)據(jù)處理工作流。

要點(diǎn)：

需采集的物體或部件越多，掃描和處理所耗費(fèi)的資源就越多。

例如，逆向工程需要完整掃描時(shí)，經(jīng)常需要拆解物體，才能單獨(dú)掃描每個(gè)組件。這就需要對(duì)掃描和處理時(shí)間進(jìn)行分配。但是，在某些情況下，例如，如果組件的形狀比較基礎(chǔ)，則無(wú)需拆卸。

質(zhì)保領(lǐng)域同樣如此。多數(shù)情況下，需要檢查的部件都要和相應(yīng)的CAD/網(wǎng)格模型進(jìn)行對(duì)比，無(wú)需拆卸。

4.模型的精度和分辨率

評(píng)估掃描成本時(shí)，需要考慮的另一個(gè)關(guān)鍵因素是3D模型的精度和分辨率。掃描儀不同，技術(shù)規(guī)格也不同，分辨率和精度是由設(shè)備所采用的技術(shù)決定的。搭載的軟硬件越先進(jìn)，設(shè)備品質(zhì)、處理速度和精度、效果的穩(wěn)定性就越高。因此，對(duì)模型的精度和品質(zhì)要求越高，3D捕獲的投入就會(huì)越大，無(wú)論您打算親自動(dòng)手還是找人代勞。

要點(diǎn)：

對(duì)模型的精度和品質(zhì)要求越高，3D捕獲的投入就會(huì)越大，無(wú)論您打算親自動(dòng)手還是找人代勞。

現(xiàn)在市面上有很多三維掃描儀和掃描設(shè)備：白藍(lán)結(jié)構(gòu)光三維掃描儀、激光掃描儀、攝影測(cè)量解決方案等等。如果您尋求專(zhuān)業(yè)掃描服務(wù)，那么對(duì)方會(huì)為您選擇哪款掃描儀適合。但是，如果您打算購(gòu)買(mǎi)三維掃描儀自用，請(qǐng)先了解設(shè)備規(guī)格，安排一場(chǎng)線(xiàn)下或線(xiàn)上產(chǎn)品演示，至少掃描一件您想掃描的物體，感受效果。

5.色彩

另一個(gè)影響掃描成本的因素是色彩。一些應(yīng)用場(chǎng)景需要彩色掃描，追求效果逼真。而有些情況下，例如，需要測(cè)量物體時(shí)，就不需要色彩。

使用Artec Space Spider掃描的電鉆3D模型（有紋理與無(wú)紋理）

如果項(xiàng)目需要高質(zhì)量紋理，這就要使用專(zhuān)業(yè)的照明設(shè)備和特定的軟件，如攝影測(cè)量軟件，才能將外表的紋理鏡頭投射到網(wǎng)格上，所以，在時(shí)間和金錢(qián)上的投入大不相同。

如果模型需要在線(xiàn)展示，或用于視頻游戲、AR或VR應(yīng)用程序中，則可能需要多花些時(shí)間由3D藝術(shù)家進(jìn)行紋理后期處理和修飾。但是在某些情況下，對(duì)物體進(jìn)行彩色和無(wú)紋理捕獲的掃描和處理可能幾乎相同。一切都取決于應(yīng)用場(chǎng)景，下一節(jié)將具體展開(kāi)。

6.應(yīng)用場(chǎng)景

三維掃描往往只是龐大工作流的一部分。就像用普通掃描儀掃描一本雜志上的文章，進(jìn)行研究，或者拍攝某人的采訪(fǎng)視頻制作紀(jì)錄片，三維掃描儀可以用來(lái)3D復(fù)制某個(gè)物體，并用于某些具體項(xiàng)目。

使用Artec Space Spider制作壓縮機(jī)3D模型，繼續(xù)用于逆向工程

無(wú)論是掃描要維修的破損汽車(chē)零件、在線(xiàn)商店的椅子，還是為定制矯形器進(jìn)行足部掃描，每個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景都有不同要求。掃描儀捕獲的數(shù)據(jù)需要進(jìn)一步處理，才能適合項(xiàng)目使用。

若想要原始3D數(shù)據(jù)，那么自購(gòu)掃描儀或?qū)ふ覍?zhuān)業(yè)服務(wù)，都不會(huì)有額外的開(kāi)銷(xiāo)。大多數(shù)三維掃描解決方案支持各種常見(jiàn)3D格式，如STL、OBJ、PLY和WRL。

Artec Micro制作的夾具3D網(wǎng)格模型：網(wǎng)格由數(shù)千個(gè)多邊形構(gòu)成

根據(jù)3D網(wǎng)格模型制作的夾具CAD特征模型

例如，您想獲得CAD參數(shù)化模型，而非網(wǎng)格模型，那么掃描服務(wù)的價(jià)格就會(huì)更貴（也可能是您或您的CAD專(zhuān)員額外花上好幾個(gè)小時(shí)進(jìn)行處理）。這種情況下，一定要在預(yù)算中納入建模和CAD的部分。逆向工程一小時(shí)價(jià)格100-250美元，物體越復(fù)雜，逆向制作所需要的時(shí)間也更久。

7.復(fù)雜材質(zhì)和掃描條件

有些反光或發(fā)亮的表面很難直接捕獲，需要額外的時(shí)間準(zhǔn)備物體，例如噴涂可洗或自行脫落的噴劑，還要在掃描結(jié)束后完成清理。

要點(diǎn)：

有些反光或發(fā)亮的表面很難直接捕獲，需要額外的時(shí)間準(zhǔn)備物體，安排合適的掃描環(huán)境。

此外，有些掃描儀需要特殊的裝置，還需要其他材料的配合才能順利捕獲，比如標(biāo)記點(diǎn)。這些標(biāo)記點(diǎn)也是一筆額外的開(kāi)支，而且很麻煩，要花很長(zhǎng)時(shí)間才能貼完。同時(shí)，還要保證數(shù)量足夠，每一幀都有足夠的標(biāo)記點(diǎn)，掃描完后，還需要花時(shí)間取下標(biāo)記點(diǎn)，清理掃描對(duì)象。

在有些情況下，如果某個(gè)物體體積很大，且位置較遠(yuǎn)，又或者很難依靠自己掃描到所有表面，那么，您可能還需要一些額外的設(shè)備（梯子、吊車(chē)等），或者一些幫手一起掃描。

三維掃描價(jià)格示例

下面通過(guò)幾個(gè)不同的項(xiàng)目實(shí)例，來(lái)說(shuō)明成本問(wèn)題。

請(qǐng)注意：這些價(jià)格由埃太科三維美國(guó)掃描服務(wù)團(tuán)隊(duì)估算，可能與其他掃描服務(wù)提供商的價(jià)格有些微出入，比如，有些商家采用不同掃描技術(shù)和軟件，或位于不同國(guó)家。

案例1:汽車(chē)輪轂

第一個(gè)估算項(xiàng)目是汽車(chē)輪轂：這是一個(gè)很常見(jiàn)的掃描物體，很多汽車(chē)制造商、售后維修和改裝店都需要三維掃描儀進(jìn)行逆向制作，測(cè)量各類(lèi)汽車(chē)部件的尺寸，其中就包括汽車(chē)輪轂。

汽車(chē)輪轂幾何很少，但也有不少細(xì)節(jié)元素需要捕獲

和下方案例中的物體相比，這個(gè)輪轂的幾何不算特別復(fù)雜，但仍然有一些精密細(xì)節(jié)，例如中心盤(pán)、中心孔、輪輻、中心帽，較難捕獲。由于缺乏特征，我們需要在輪轂周?chē)S機(jī)放置一些標(biāo)記，才能保證掃描儀追蹤穩(wěn)定。

為掃描這個(gè)輪轂，我們的掃描專(zhuān)員選擇了帶有HD模式的埃太科結(jié)構(gòu)光掃描儀Eva，來(lái)捕獲輪轂內(nèi)部的小元素，制作干凈清晰的3D數(shù)據(jù)。掃描時(shí)間約5分鐘，1分鐘調(diào)整位置。HD重建時(shí)間約為7.5分鐘，處理時(shí)間總共25分鐘。整個(gè)項(xiàng)目耗時(shí)約40分鐘。

掃描這類(lèi)中型物體，且處理較少的項(xiàng)目，基本價(jià)格為800美元，如果客戶(hù)要求細(xì)節(jié)度更高，需要同時(shí)使用精度更高的高清掃描儀Space Spider，那么價(jià)格可能會(huì)高達(dá)1200美元。

案例2:雙離合變速箱

雙離合變速箱是典型的帶有復(fù)雜幾何的物體

我們決定在第二個(gè)案例中使用更復(fù)雜的大型物體，于是選中了這款雙離合變速箱。可以看到，這個(gè)變速箱上有很多微小的細(xì)節(jié)。這就是本文開(kāi)頭所說(shuō)的帶有復(fù)雜幾何的典型物體。

掃描專(zhuān)員使用開(kāi)啟HD模式的Eva掃描儀，20分鐘完成了掃描，隨后用了50分鐘時(shí)間進(jìn)行重建。Artec Studio軟件處理總共耗費(fèi)110分鐘。整個(gè)流程耗時(shí)2.5小時(shí)，1200美金。

案例3:散熱格柵

最后一個(gè)案例，我們來(lái)看下另一個(gè)汽車(chē)部件，不僅幾何復(fù)雜，而且還是黑色反光表面（這對(duì)許多三維掃描儀來(lái)說(shuō)都很難搞定），也就是散熱格柵。

有了合適的軟硬件，黑色反光表面也能順利捕獲

為使工作流更快更簡(jiǎn)單，我們的掃描專(zhuān)員先進(jìn)行了一些前期準(zhǔn)備工作，用掃描噴霧對(duì)格柵反光處進(jìn)行噴涂，隨后才用開(kāi)啟HD模式的Leo掃描儀進(jìn)行掃描。當(dāng)然，掃描完成后，還要另外花時(shí)間把噴霧擦除。

掃描時(shí)間7分鐘，13分鐘進(jìn)行HD重建。Artec Studio軟件處理35分鐘，制成成品網(wǎng)格模型。

掃描這類(lèi)需要噴霧的物體，成本約為800美元。一罐噴霧的價(jià)格為10-50美元，當(dāng)然也需要時(shí)間和耐心，才能像本例中，對(duì)格柵進(jìn)行完好的處理。

自購(gòu)掃描儀 vs. 尋求專(zhuān)業(yè)服務(wù)

那么問(wèn)題來(lái)了，到底是自購(gòu)、租賃三維掃描儀、還是找第三方服務(wù)呢？

如果您需要定期掃描上述物體，比如說(shuō)每周或每月幾次，那或許購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)或多臺(tái)三維掃描儀更劃算。如果掃描一次平均1000美元，那只要每月掃描2-3個(gè)部件，掃描一年，一臺(tái)埃太科掃描儀的成本就回來(lái)了。

Artec Leo掃描培訓(xùn)

如果只是偶爾掃描，并且不確定是否要為此購(gòu)買(mǎi)掃描儀，那么租用一周或一個(gè)月，看看掃描儀的使用流程是否符合您的需求。許多銷(xiāo)售三維掃描儀的公司也同時(shí)提供租賃服務(wù)，還能為您提供技術(shù)建議。購(gòu)買(mǎi)全新或二手三維掃描儀前先試用一下，也是個(gè)不錯(cuò)的選擇。租賃價(jià)格因公司而異。這里提供一個(gè)參考，Eva或Space Spider的租賃費(fèi)用約為每天250-375美元，Leo的租賃費(fèi)用約為每天475美元。

要點(diǎn)：

如果掃描一次平均1000美元，那只要每月掃描2-3個(gè)部件，掃描一年，一臺(tái)埃太科掃描儀的成本就回來(lái)了

如果是一次性?huà)呙瑁敲词褂脤?zhuān)業(yè)掃描服務(wù)就便宜得多。這樣，您無(wú)需購(gòu)置專(zhuān)業(yè)設(shè)備，即可讓3D專(zhuān)家為您完成這項(xiàng)工作。這也比購(gòu)買(mǎi)掃描儀要快得多，并且成本效益也更高