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三维扫描仪使用方法及操作技巧

2017年12月18日 15:39 次阅读

  三维扫描仪

  大体分为接触式三维扫描仪 和非接触式三维扫描仪 。其中非接触式三维扫描仪又分为光栅三维扫描仪(也称拍照式三维描仪)和激光扫描仪。而光栅三维扫描又有白光扫描或蓝光扫描等,激光扫描仪又有点激光、线激光、面激光的区别。

  三维扫描仪功能:

  1:三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,亦即所谓的材质映射(texture mapping)。

  2: 三维扫描仪可模拟为照相机,它们的视线范围都体现圆锥状,信息的搜集皆限定在一定的范围内。两者不同之处在于相机所抓取的是颜色信息,而三维扫描仪测量的是距离。

  手持式三维扫描仪

  手持式三维扫描仪原理:线激光手持三维扫描仪,自带校准功能,采用635nm的红色线激光闪光灯,配有一部闪光灯和两个工业相机,工作时将激光线照射到物体上,两个相机来捕捉这一瞬间的三维扫描数据,由于物体表面的曲率不同,光线照射在物体上会发生反射和折射,然后这些信息会通过第三方软件转换为3D图像。在扫描仪移动的过程中,光线会不断变化,而软件会及时识别这些变化并加以处理。光线投射到扫描对象上的频率高达28,000points/s,所以在扫描过程中移动扫描仪,哪怕扫描时动作很快,也同样可以获得很好的扫描效果,手持式三维扫描仪工作时使用反光型角点标志贴,与扫描软件配合使用,支持摄影测量和自校准技术。

  

  定位目标可以使操作员根据其需要的任何方式360°移动物体。真正便携手持三维扫描仪,可装入手提箱,携带到作业现场或者工厂间转移十分方便。实现激光扫描技术的一些最高数据质量,保持较高解析度,同时在平面上保持较大三角形,从而生成较小的STL文件。设备的形状和重量分布有利于长时间使用,避免发生肌肉骨骼问题。功能多样并方便用户使用,允许在狭小空间内扫描几乎任何尺寸、形状或颜色的物体。

  手持式三维扫描仪原理是基于拍照式三维扫描仪原有基础上设计的产品,扫描创建物体表面的点云图,这些点可用来插补成物体的表面形状,点云越密集创建的模型更精准,可进行三维重建。

  随着国内三维扫描仪技术的成熟及在各行各业的普及,三维扫描技术已成为生产制造中的一项重要技术支撑,起着不可或缺的作用,并逐渐形成一门新的科学。如何正确高效的操作三维扫描仪成为了众多企业关心的问题。使用同样一款三维扫描仪扫描同一物体时,不同的操作人员得到的数据结果度会有一定的差异,其原因便在于扫描人员在操作过程中所掌握的操作技巧。掌握三维扫描仪操作原理比较容易,但如果想成为“扫描专家”还需要一定的学习与反复操作。

  三维光学扫描仪:主要包括三维激光扫描仪和拍照式三维扫描仪。本案例以精易迅的拍照式三维扫描仪为例,简单叙述如何快速掌握三维光学扫描仪的操作方法:

  三维扫描仪使用方法

  工具/原料

  三维扫描仪

  电脑

  第一,前期的准备工作(主要分三步)

  1步骤1:确保稳定的三维扫描环境

  进行三维扫描首先须确保三维扫描仪是建立在一个稳定的环境中(包括光环境:避免强光和逆光对射;三维扫描仪的稳固性等),要最大限度地减少环境破坏,确保三维扫描结果不会受到外部因素的影响。

  2步骤2:三维扫描仪校准(需要学习)

  

  在三维扫描前,对机器进行校准尤为关键的一步。三维扫描仪要知道自身在什么环境下进行扫描,才能扫描出准确的三维数据。在校准过程中,要根据三维扫描仪预先设置的扫描模式,计算出扫描设备相对于对扫描对象的位置。

  校准扫描仪时,应根据扫描对象调整设备系统设置的三维扫描环境。正确的相机设置会影响扫描数据的准确性,因此必须确保曝光设置是正确的。严格按照制造商的说明进行校准工作,仔细校正不准确的三维数据。校准后,可通过用三维扫描仪扫描已知三维数据的测量物体来检查比对,如果发现扫描仪扫描的精度无法实现时,需要重新校准扫描仪。

  3步骤3 :对扫描物体表面进行处理

  有些物体表面扫描是比较困难的。这些物体包括半透明材料(玻璃制品、玉石),有光泽,或颜色较暗的物体。对于这些物体需要使用哑光白色显像剂覆盖被扫描物体表面,对扫描物体喷上薄薄的一层显像剂,目的是是为了更好的扫描出物体的三维特征,数据会更精确。需要注意的是,显像剂喷洒过多,会造成物体厚度叠加,对扫描精度造成影响。注:显像剂不会对物体表面及人体造成损害,扫描完成后用清水洗掉即可。

  第二,开始扫描工作

  准备工作完成后便可以对物体进行扫描了。用三维扫描仪对扫描物体从不同的角度进行三维数据捕捉,更改物体摆放方式或调整三维扫描仪相机方向,对物体进行全方位的扫描。

  第三,后期处理工作(主要分两步,比较简单)

  1步骤1:点云处理

  目前市面上流行的三维扫描仪均为点云自动拼接方式,无需后期手动拼接,即对物体表面扫描完成后,系统会自动生成物体的三维点云图形。但需要操作人员对扫描得到的点云数据去除噪点(即多余的点云)以及对其进行平滑处理。

  2步骤2:数据转换

  点云处理完后,要对数据进行转换,目前都是系统软件自动将点云数据直接转换成STL文件的。生成的STL数据可以与市面上通用的3D软件对接。

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