1 SEO 摘要：一篇实用的 3D 扫描教程，讲解如何把小型原型的多次扫描合并为一个可打印的封闭网格。

2 引言：小型模型在四肢、底座和悬垂结构下方隐藏着单次扫描永远无法触及的盲区。本 3D 扫描教程展示如何规划姿态组、采集干净的多次扫描，并将它们合并为一个封闭网格。你将学到一套可重复的工作流，它能经受重新摆放，并打印出不漏液的成品。

3 规划姿态组

• 4 首先，列出最终打印件必须呈现的每一处表面。一个抬起手臂的角色模型，从任何单一视角都会遮住腋下和手部底面。因此，在触碰扫描仪之前，你必须先确定所需姿态的最小数量。在纸上为模型画一张简单的俯视示意图。标出能暴露最严重盲区的两三个角度。这一步只要五分钟，却能省下日后数小时的修补。清晰的姿态规划还能告诉你何时该停止扫描，从而节省时间和硬盘空间。
• 5 此外，要如实计算你确实需要的朝向数量。大多数小比例人偶需要一个顶部扫描、一个底部扫描和一到两个侧面扫描来捕捉悬垂结构。然而，如果角度之间重叠得不好，增加姿态并不能保证覆盖。因此，要让各姿态间隔开，使每一个都能揭示上一个遗漏的区域。同时避免只重复已知表面的姿态，因为冗余数据会让文件臃肿。一条好规则是：十五厘米以下的模型用四到六个姿态。如果第一次合并后仍能看到缝隙，你随时可以再补一次扫描。
• 6 因此，把姿态顺序写在转盘附近的标签上。因为到了第三次重新摆放后记忆就会模糊，一份打印出来的清单能让顺序保持准确。例如，将它们标为 A、B、C、D，并配上一个词的备注，如 “under arm” 或 “sole”。这样，当你疲劳时就不会不小心漏掉底座那一次扫描。同时，记下每个姿态所用的灯光和曝光。一致的设置会让日后的对齐容易得多。一份严谨的姿态记录，就是干净合并与痛苦重建之间的分水岭。
• 7 举例来说，想象一个六厘米高的骑士，剑举过头顶。顶部扫描能捕捉头盔和肩膀，但剑尖和剑刃底面仍然被遮住。接着，四十度角的侧面扫描能拍到剑刃边缘和肘关节。之后，三十度以下的低角度扫描能暴露靴子和岩石底座。因此，三次扫描覆盖了单次无法覆盖的部分。这个具体的例子说明了为什么规划胜过临场发挥。你应当在第一次扫描开始前，先用空设备走一遍这个顺序。

8 处理表面

• 9 首先，用软毛刷清除模型上的灰尘和指纹。手上的油脂会产生镜面高光，使扫描仪困惑并丢失追踪。因此，搬运时要戴棉质手套，并用无绒布擦拭表面。同时，避免喷涂任何之后无法去除的涂层，因为某些底漆会留下残留物。干净的哑光表面能返回最稳定的点。仅这一个习惯，就能在问题发生前消除数量惊人的对齐失败。要把表面处理视为扫描的一部分，而不是它的前奏。
• 10 此外，要判断材质是否需要喷哑光剂。光泽树脂和金属人偶会产生高光热点，把点云打碎成零散片段。然而，一层轻薄的显影喷剂几秒钟就能解决，且用水即可洗掉。因此，先在不显眼处测试喷剂，确认它不会填平精细细节。另外，涂层要薄而均匀，因为太厚的一层会把锐利边缘磨圆。处理得当的表面日后所需的修补次数更少。第一次采集前，应让喷剂完全干燥，以免特征发软、漂移。
• 11 因此，要把模型固定好，使其在扫描过程中不会漂移。因为小比例人偶很轻，桌子被碰一下就可能让它转动一两度。所以，在底座上点一小块可重复使用的胶泥并用力压紧。同时，检查胶泥不要盖住你必须扫描的表面，例如鞋底。还要用铅笔点标出接触点，以便日后辨认。稳固的模型从第一帧起就为你提供干净、可重复的数据。稳定性比花哨的扫描仪设置更重要。
• 12 举例来说，一个涂装过的微缩模型往往既有哑光盔甲，又有光亮的眼睛。这时你应只给光亮部位喷涂，让哑光盔甲保持原样。之后，把模型放在能与其轮廓形成对比的中性灰背景上。因此，扫描仪能更快锁定边缘，并在旋转中保持追踪。不要用花纹繁复的印刷垫，而要用一块随模型移动的纯色卡片。这个小选择能改善之后的每一次扫描。你会在底部和侧面采集时最明显地感受到差别。

13 采集第一次扫描

• 14 首先，调整构图，使模型占据画面的大约七成。模型太小会迫使扫描仪进行插值，把你本想保持锐利的边缘弄软。因此，移动相机或设备，直到轮廓舒适地落在画面内。同时，在开始之前锁定曝光和白平衡，因为中途改变它们会让点的颜色偏移。稳定的画面为软件提供一致的参照。这一纪律会在日后的多姿态对齐中得到回报。在正式开拍前，你应当先做一次短暂的试转，观察是否丢失追踪。
• 15 此外，要缓慢旋转，并在整个扫描过程中保持速度恒定。快速运动会模糊特征，留下的空隙只能由合并时猜测来填补。然而，程序控制的电动转盘能消除这一步中的人手抖动。因此，许多作坊更青睐 程序控制的电动转盘 ，以实现各次扫描之间可重复的旋转。此外，你可以为每个姿态设定相同的角度增量，从而让对齐几乎自动完成。稳定、脚本化的旋转能产生更稠密、更真实的点云。你仍应在最初几度时留意实时画面。
• 16 因此，要采集整圈旋转，并在接缝处略微重叠。因为起始帧和结束帧没有共同特征，一小段重叠能为软件搭起桥梁。所以，在停止扫描前，越过分界点再多转几度。同时，避免恰好停在平坦的背面，因为平坦区域对齐效果差。还要立即保存原始帧，并按姿态命名。一次完整的第一遍扫描，会为接下来更困难的重新摆放步骤建立信心。成功合并后，你可以删掉重叠帧。
• 17 举例来说，对一个坐姿人偶做顶部扫描时，以稳定的节奏旋转三百六十度。然后暂停，检查预览中衣领周围和头部后方是否有空洞。之后，如果这些区域点云看起来稀疏，就重新做一次速度测试。因此，一次干净的第一遍扫描为之后每一次都定下标准。不要图快，多花一分钟确认覆盖情况。当合并不需要手动打补丁就能跑通时，你会感谢自己。

18 安全地在各次扫描之间重新摆放

• 19 首先，在拿起模型之前，标出它的确切朝向。底座上一道淡淡的铅笔刻度，配上转盘上一道对应的刻度，能防止误做出一模一样的姿态。因此，每次扫描后，从上方为设备拍照，作为视觉记录。还要让模型始终留在其胶泥垫上，使接触点永不移动。清晰的标记能让下一次设置免于猜测。这个习惯能保护你不重复已经采过的姿态。你应当把照片存放在以日期和姿态命名的文件夹中。
• 20 此外，只改变你计划中的旋转或倾斜，别的都不要动。把模型挪到房间另一头会迫使软件重新学习比例和位置。然而，转盘让你在倾斜手臂或翻转设备时，仍能让模型保持居中。因此，要规划好物理动作，使扫描仪确实看到一个新的表面。另外，保持相同的灯光角度，以维持各次扫描之间的特征对比度。受控的移动带来可控的合并。你应当先用一个假体演练翻转，以免摔落真模型。
• 21 因此，要使用可重复的旋转方法，而非徒手转动。因为手转的每次扫描在速度和角度上都不同，会造成点密度不均，损害对齐。所以，脚本化的设备能为每个姿态给出完全相同的步进。同时，保存下来的角度列表日后会成为你的对齐指南。另外，一致的旋转能减少两次扫描相互矛盾的可能。有纪律的方法能把困难的合并变成例行公事。你应当把角度组记录在姿态日志里。
• 22 举例来说，顶部扫描之后，把设备倾斜十五度，运行侧面扫描。然后，在不去掉胶泥的情况下，把模型翻到柔软的托架上做底部扫描。之后，再回到转盘做最后一次低角度扫掠。因此，每一次动作都是计划好的改变，而非临场发挥。不要盲目去抓模型，而应遵循你做的刻度标记。这套安全的流程既保护模型，也保护你的数据。你会得到真正能拼合在一起的多次扫描。

23 采集第二、第三遍扫描

• 24 首先，从你早先标记的确切刻度处开始侧面扫描。此处一个小偏差，会在合并时累积成严重的错位。因此，在启动电机前，把铅笔标记与转盘的零点对齐。还要重新检查对焦，因为倾斜会略微改变工作距离。精确的起点能让整次扫描变得可靠。对第一帧的这种用心，能为日后省下修补时间。你应当确认模型没有在其垫子上移位。
• 25 此外，让模型搁在柔软的托架上采集底部扫描。坚硬的表面会刮伤漆面，还可能在扫描中途使模型摇晃。然而，泡沫或布料托架能稳住所拍形状并保护细节。因此，缓慢降低设备，直到底面干净地充满画面。另外，在每次拍摄之间稍微转动托架，以捕捉凹陷区域。一次仔细的底部扫描能堵上最严重的盲区。你应当给托架加衬垫，使没有任何接触点落在扫描表面上。
• 26 因此，要以低角度再做一次扫描，用来捕捉悬垂和倒凹。因为四肢和底座会投下阴影，接近水平的视角能揭示陡峭角度遗漏的部分。所以，把扫描仪倾斜到接近桌面，在模型下方缓慢扫掠。同时，留意扫描仪在深腔中丢失追踪。如果阴影吞没了某个特征，就暂停并重新调整灯光。低角度扫描能把不可能的缝隙变成小小的修补。为安全起见，你应当把这次扫掠做得比顶部扫描更慢。
• 27 举例来说，一个带披风的飞行姿态人偶需要那次低角度扫描来抓住布料底面。接着，侧面扫描捕捉褶皱，而顶部扫描让头部保持锐利。之后，在拆解设备之前，比较三张预览图找出缺失区域。因此，三次深思熟虑的扫描，永远胜过六次随意的扫描。不要一直扫到累为止，而应在计划说够的时候停下。更少但更好的扫描能让你合并得更快。整齐的采集组是成功的一半。

28 对齐并合并扫描

• 29 首先，把第一遍扫描作为固定参照载入软件。其他的每一次都应吸附到它，而不是反过来。因此，选择最稠密、最完整的那一遍作为锚点。同时，在你亲眼审查之前，先禁用任何对离群点的自动删除。稳定的参照能防止整个模型漂移。这一选择能防止那种毁掉大型合并的缓慢偏移。你应当清楚地为锚点命名，以免日后混淆。
• 30 此外，用你采集到的重叠区域进行两两对齐。软件会自动匹配各次扫描之间的共同特征。然而，若不加以控制，有噪声的重叠会把网格拉得变形。因此，每一步对齐之后都要检查彩色误差图。另外，在接受这一对之前，先修剪掉明显的离群碎片。此处仔细的对齐意味着下游更少的修补。如果误差值居高不下，你应当重新运行匹配。这一阶段的耐心能保护最终的打印件。
• 31 因此，只有当每一次扫描都在容差范围内对齐之后才合并。因为过早合并会把错位藏进一个实心块里，所以要等到误差足够小。因此，在确认之前，要从多个角度检查合并后的预览。同时，把各次单独的扫描分开保存作为备份。还要记下每个区域来自哪一次扫描，以便日后调试。只有保留了源文件，已确认的合并才是可逆的。在开始任何修补之前，你应当先导出对齐后的集合。
• 32 举例来说，当侧面扫描与顶部扫描冲突时，先检查重叠区域。然后，降低有噪声帧的影响力，只把这两遍重新对齐。之后，一旦锚点正确，底部扫描通常就能顺利吸附进去。因此，修好一对薄弱的连接就能解决整条链条。不要强行做全局合并，而应逐一修复各环节。这种有条不紊的做法能产生一个连贯的壳体。你将避开那个让任何修补都束手无策的扭曲模型。

33 修补并校验网格

• 34 首先，用软件的桥接工具封闭残留的孔洞。四肢下方的细小缝隙很少能自行填补，打印时会漏液。因此，逐一选中每个孔洞，让工具用一片薄补丁将其跨接。同时，避免过度填充，因为厚补丁会怪异地鼓起表面。整洁的封闭能让轮廓保持真实。这一步把漏液的壳体变成可打印的壳体。你应当放大每一处修补点，确认它贴合齐平。
• 35 此外，要检查非流形边和翻转面。这些缺陷能通过目视检查，却会让切片软件当场报错。然而，大多数工具会用彩色叠加标出它们，你可以逐一点击查看。因此，逐一处理列表，手动修复每一条被标出的边。另外，在模型最薄处（如剑刃）检查壁厚。经过校验的网格第一次就能打印成功。你应当在每一批修复之后都重新运行检查。干净的拓扑值得你缓慢而仔细地过一遍。
• 36 因此，在庆祝之前，先确认模型确实完全封闭。因为漏掉一个孔就会把支撑材料灌进打印件内部，所以要用填充或体积检查来测试。因此，把检查器揭示的任何残留漏洞都封上，哪怕是极小的。同时，把修补后的网格与源照片对比，确认形状准确。还要现在就按目标尺寸缩放模型，而不是以后。封闭且正确的网格才是真正的终点线。你应当用一个清晰的名字保存校验后的版本。
• 37 举例来说，一个中空披风边缘的角色往往会在边沿处漏液。接着，填充测试会显示一处缓慢的渗漏，直接指向那个开口。之后，一次有针对性的修补将其封闭，第二次测试便能兜住水。因此，校验能抓住眼睛遗漏的东西。不要相信预览，而要运行严格的检查。这种纪律把”能打印的文件”和”好看的文件”区分开来。知道网格不会在打印中途失败，你会睡得更香。

38 导出以供打印

• 39 首先，选择一种切片软件能无损接受的导出格式。对大多数打印工作流而言，STL 仍是最安全的通用选择。因此，要导出二进制 STL 而非 ASCII，以保持文件小巧。同时，让多边形数量保持合理，使切片软件保持响应迅速。干净的导出，是对你刚才所做工作的尊重。这最后一步应当像封好一个信封那样利落。你应当用日期和姿态数量来命名文件。
• 40 此外，导出时要显式设定单位，并反复核对比例。以毫米而非厘米保存的模型，会缩小到原尺寸的十分之一。然而，直到切片软件预览出一个极小零件之前，这个错误很容易被忽略。因此，要在切片软件中确认包围盒与你计划的尺寸相符。另外，若日后需要顶点颜色，就额外导出一份 OBJ 副本。经过核实的比例能避免一次白费的打印。你应当把切片预览截图留档。
• 41 因此，把模型放到虚拟打印板上，并合理地摆放朝向。因为悬垂倾斜一定角度时打印效果更好，所以倾斜模型以减少支撑。因此，先让软件给出一个朝向建议，再手动调整。同时，如果底座窄而不稳，就加一个小小的底边（brim）。还要确认层高适合你所扫描的细节层级。聪明的朝向不辜负采集时的付出。在提交任务之前，你应当预览支撑结构。
• 42 举例来说，一个扫描好的微缩模型缩放后导出高度为四十毫米。接着，切片软件显示出干净、封闭的壁面，没有任何修补警告。之后，稍稍倾斜，就把抬起手臂下方的支撑削减到几乎为零。因此，打印件忠实再现了扫描的细节。不必重打，你第一次就能做对。这收尾的一步证明了整套多姿态方法行之有效。下一个模型你还会用同一套工作流。

43 常见问题

• 44 首先，一个小比例人偶究竟需要多少个姿态？十五厘米以下的大多数模型，用四到六个计划好的扫描就能打印得很好。因此，先从顶部、底部和两个侧面开始，再考虑增加。如果悬垂仍然可见，就再加一次低角度扫描。适度的姿态数量胜过无休止的随机扫描。当合并后不再显示缝隙时，你就应当停止。
• 45 此外，为什么每次扫描看着都没问题，合并后却扭曲了？原因几乎总是某处重叠不佳，或两次扫描之间模型发生了移位。然而，一道标记刻度和一个固定的参照扫描，能防止大多数扭曲。因此，在合并整套之前，先把最薄弱的那一对重新对齐。另外，在整个过程中保持锚点扫描不变。谨慎的成对链条能让结果保持真实。如果扭曲再次出现，你应当从锚点重新构建。
• 46 因此，如果底座会贴在打印板上，我能跳过底部扫描吗？可以，但前提是底座完全平整且永不外露。因为许多打印件会摆在架子上露出底面，为稳妥起见还是扫一下。所以，一次快速的底部扫描只花几分钟，却能省下一次重打。同时，托架能在采集时保护漆面。对于叠放展示的模型，也应保留这次扫描。扫描过的底座胜过猜测出来的底座。你应当依据最终展示方式来决定，而非图方便。
• 47 举例来说，有位用户只做了三次侧面扫描、没做底部，结果打印件露出一个中空、未完成的腹部，毁了整件作品。之后，下一次尝试中仅一次底部扫描就彻底解决了问题。因此，“unseen” 表面很少能永远不被看见。不要赌运气，扫它一次。这个 FAQ 的回答，是用失败的打印件换来的教训。在你第一次失手之后，大概就会认同了。