手持式扫描仪MAXscan的使用学习报告和X-rite SP60 系列积分球式分光光度仪操作学习报告.pdf

手持式扫描仪MAXscan 的使用学习报告 一、实验目的 扫描一个实物并恢复其初步形貌。熟悉手持式扫描仪的工作原理以及使用 方法。 二、实验原理 三维扫描技术背景 三维扫描技术是为了解决工业领域的设计和制造需求而诞生的，其主流技 术从出现到现在，大致可以分为以下四代。 第一代是接触式测量技术，它使用探针对物体表面进行接触式测量。代表 产品是三坐标测量机，俗称打点机。 第二代是线激光扫描技术，它向物体表面投射一条激光线，再用呈一定偏 角的摄像机拍摄之，图像中的激光线受物体表面形状的影响而弯曲，由此可计 算出三维数据。代表产品是激光三维扫描仪。 第三代是结构光扫描技术，它向物体表面投射一组特定的光图案，再用呈 一定偏角的摄像机拍摄之，并由此计算三维数据，最常用的图案是黑白条纹。 该技术是目前国内的主流技术，相应产品俗称白光拍照式扫描仪。 第四代是手持式扫描技术，它使用线激光来获取物体表面点云，用视觉标 记来确定扫描仪在工作过程中的空间位置。手持扫描具有灵活、高效、易用的 优点，代表今后的发展方向。第一代和第二代技术由于存在效率低、成本高、 难于使用和维护的缺点，目前仅在一些非常高端和专业的领域内使用，属于小 众产品，有市场越来越窄的趋势。 第三代技术与前两代相比，在效率、成本和使用方面有了明显提高，因而 很快在世界范围内获得了推广。但是，时至今日，随着用户对三维扫描的效率 和易用性等指标要求的进一步提高，该技术的固有缺陷已使之渐显过时，从而 催生了第四代三维扫描技术——手持式三维扫描。手持扫描具有最大的灵活性， 但由于手的运动是随意的，因此如何精确、实时的确定任意时刻手的空间位置 便成为该技术的核心问题。基于视觉标记点的空间定位技术是解决该问题的关 键。 手持式扫描仪工作原理 一个激光面投射到物体表面，通过用数码照相 机去捕捉投射的交叉点，被测表面上的点的坐标就 通过三角测量计算出，通过扫描器的标定之后，相 机的坐标就与投影的激光平面内的点相关。激光扫 描探测的主要优点在于能够测量非接触点和能在 短时间内捕捉到很多的点，这让它非常适合应用在 自由形式表面的数字化测量当中，手持式激光扫描 仪就是基于这样一种原理设计的。 手持式三维扫描仪功能 三维扫描仪的用途是创建物体几何表面的点云（point cloud），这些点可 用来插补成物体的表面形状，越密集的点云可以创建更精确的模型（这个过程 称做三维重建）。若扫描仪能够取得表面颜色，则可进一步在重建的表面上粘 贴材质贴图，亦即所谓的材质印射（texture mapping）。 手持式三维扫描仪应用 是分析和报告几何尺寸与公差(GDT)的一种完美检测设备。直接生成的stl 文件，易于导入检测软件加以快速编辑和后续处理。适用于任何环境，它可助 你扫描任何尺寸的物体，生成检测和比色分析报告以及进行： 1、非接触式检测 2、首件检测 3、供应商检测 4、部件一CAD对比检测 5、3D模型对比原部件/生产工具的符合性评估 6、制造部件对比原部件的符合性评估 7、逆向工程与造型、设计和分析： 便于表面重构、A级表面处理、3D建模、机械设计、油泥模型数字化、工具与 夹具开发、维护、维修与大修(MR0)以及有限元分析(FEA). 8、其他应用： 包括3D扫描现有物体、3D存档、医疗应用、复杂形状获取、测量存档、破坏 评估、数字模型和实体模型、包装设计及快速成型等。 主要组成部分 这是一套基于双目视觉原理的测量相机和为激光三角法测量提供结构光的 激光投射装置。 结构光编码测量技术 主动式的测量技术，亦称光切法 （light sectioring），通过将一激光线 结构光投射到三维物体上，利用CCD摄取物面上的二维边形曲线图像，即可解 算出相应的三维坐标。 立体视觉法双相机摄影测量 传统的立体成像系统使用两个放在一起的摄影机，平行注视待重建之物体。 此方法在概念上，类似人类借由双眼感知的图像相叠推算深度（当然实际上人 脑对深度信息的感知历程复杂许多），若已知两个摄影机的彼此间距与焦距长 度，而截取的左右两张图片又能成功叠合，则深度信息可迅速推得。可以消除 误差积累，得到高精度的整体框架，从而保证点云的整体精度。此法须仰赖有 效的图片像素匹配分析，一般使用区块比对或对极几何算法达成。使用两个摄 影机的立体视觉法又称做双眼视觉法，使用双相机可以自动定位和区分不同的 标志点，因此无需使用编码标志点。另有三眼视觉与其他使用更