三维扫描知识讲稿.pptx

三维扫描一、简介 三维扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构及色彩进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。它的重要意义在于能够将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。 三维扫描仪的用途是建立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，越密集的点云可以建立更精确的模型(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贴上材质贴图，亦即所谓的材质印射(texture mapping)。二、三维扫描仪的分类三坐标测量机三维扫描仪铣削测量机非接触式接触式激光扫描仪照相式扫描仪CT断层扫描仪1、三坐标测量机 接触式测量又称为机械测量，这是目前应用最广的自由曲面三维模型数字化方法之一。三坐标测量机是接触式测量仪中的典型代表，它以精密机械为基础，综合应用了电子技术、计算机技术、光学技术和数控技术等先进技术。根据测量传感器的运动方式和触发信号的产生方式的不同，一般将接触式测量方法分为济南德仁—三坐标测量叶轮.flv单点触发式和海克斯康GLOBAL%20CMM三坐标测量机.flv连续扫描式两种。 工作原理：三坐标测量机的测量传感器的主要形式为各种不同直径和形状的探针(或称为接触测头)，当探针沿被测物体表面运动时，被测表面的反作用力使探针发生形变。这种形变触发测量传感器，将测出的信号反馈给测量控制系统，经计算机进行相关的处理得到所测量点的三维坐标。 特点：适用性强、精度高（可达微米级别）；不受物体光照和颜色的限制；适用于没有复杂型腔、外形尺寸较为简单的实体的测量；由于采用接触式测量，可能损伤探头和被测物表面，也不能对软质的物体进行测量，应用范围受到限制；受环境温湿度影响；同时扫描速度受到机械运动的限制，且测量前需要规划测量路径，测量速度慢、效率低；目前还需要人工干预，不可能实现全自动测量；接触测头的扫描路径不可能遍历被测曲面的所有点，它获取的只是关键特征点，因而，它的测量结果往往不能反映整个零件的形状。2、三维激光扫描仪 现代计算机技术和光电技术的发展使得基于光学原理、以计算机图像处理为主要手段的三维自由曲面非接触式测量技术得到了快速发展，各种各样的新型测量方法不断产生，它们具有非接触、无损伤、高精度、高速度以及易于在计算机控制下实行自动化测量等一系列特点，已经成为现代三维面形测量的重要途径及发展方向。而三维激光扫描仪在非接触式扫描中占据着非常重要的角色。 分类及原理：三维激光扫描仪按照扫描成像方式的不同，激光扫描仪可分为一维(单点)扫描仪、二维(线列)扫描仪和三维(面列)扫描仪。而按照不同工作原理来分类，可分为脉冲测距法（亦称时间差测量法）和三角测量法。三维激光扫描仪的特点：（1）非接触测量（2）数据采样率高（3）主动发射扫描光源（4）高分辨率、高精度（5）数字化采集、兼容性好（6）可与外置数码相机、GPS 系统配合使用类型对比类型品牌类别精度价格（万元）包含适用照相三维（北京）固定0.03mm18（三目）系统+硬件便携，精度适中，用于普通工件外部扫描Shaning3D（浙江）固定0.02mm14（双目）系统+硬件激光日章（上海）手持0.1mm18系统+硬件+电脑手持，精度低，用于腔体内部扫描0.05mm350.04mm45三坐标天准（苏州，美资）固定600*800*6002.5um36（手动头）系统+硬件+电脑+打印机精度高，用于多数工件外形尺寸检测48（自动头）56（接触扫描）精度高，接触点多，用于工件外部精确扫描 三维扫描仪的功能主要是对工件的形位公差和尺寸公差的测量，三种扫描仪各有优势，照相扫描仪价格适中，精度中等，便携性强；手持激光扫描仪较为灵活，可深入工件内部，对腔体工件有较大优势，精度偏低，价格高；三坐标扫描仪最为实用，精度极高，能满足工业精度要求，主要评价标准分为量程，精度和测头三方面，其中测头价格占比较高，分为自动头，手动头和接触扫描头，现已出现五轴测头，价格依次递增。 现市面上的三维扫描仪德国质量居首，价格昂贵，同等尺寸精度，进口比国产价格高出1/3左右。国产三维扫描仪大多为合资，国外的技术和主要部件，国内组装，价格合理。 个人三维扫描现正处于起步阶段，可以通过普通相机对物体不同角度照多张照片，再通过软件（例123D）在电脑上建模，也可以得到物体的精确三维模型。三、三维建模 建模就是建立模型，是为了理解事物而对事物做出的一种抽象，是对事物的一种无歧义的书面描述。 网上下载，软件建模和3D扫描是三维建模的主要途径。 主要的3D制作软件有3DMax,Maya,CAD等，一些3D打印机厂商也提供3D模型制作软件。机械设计中，UG、Pro/E、CATIA、SOLIDWORK等软件都