创客关键词-5-3D扫描技术
3D扫描技术的原理就是,利用三维扫描仪直接得到物体的原始三维信息的计算机输入设备,侦测并分析现实世界中物体或环境的形状与外观数据,将搜集到的数据进行三维重建计算,创建出实际物体的数字模型,对已有样品或模型进行准确、高速的扫描,得到其三维点云数据,配合反求软件进行曲面重构,并对重构的曲面进行在线精度分析、评价构造效果,最终生成IGES或STL数据,据此就能进行CNC数控加工或快速成型。
3D扫描仪分为接触式(contact)与非接触式(non-contact)两种,后者又可分为拍照式3D扫描仪(白光)与手持式3D扫描仪(激光),这些分类下又细分出众多不同的技术方法。
接触式扫描:接触式3D扫描仪透过实际触碰物体表面的方式计算深度,如坐标测量机(CMM, Coordinate Measuring Machine)即典型的接触式三维扫描仪。此方法相当精确,常被用于工程制造产业,然而因其在扫描过程中必须接触物体,待测物有遭到探针破坏损毁之可能,因此不适用于高价值物件如古文物、遗迹等的重建作业。此外,相较于其他方法接触式扫描需要较长的时间,现今最快的座标测量机每秒能完成数百次测量,而光学技术如雷射扫描仪运作频率则高达每秒一万至五百万次。
非接触拍照式3D扫描:利用照相式原理,进行非接触式3D拍照式扫描,得到物体表面三维数据。而且适应了柔软、易变形物体的测量要求,扫描范围:扫描范围可调,适用不同大小产品,大景深:不但满足一般物体扫描,同时适合景深较大物体3D扫描点云噪声处理:噪音点自动修剪、剔除,对环境要求宽泛:正常环境光对该扫描系统没有多大影响,在正常办公环境光线下都能获得高质量的三维数据,软件高度智能化设计:全局误差精确配准控制模块,重合点云自动删除融合成光顺的单层点云。
手持激光扫描仪通过上述的三角形测距法建构出3D图形:通过手持式设备,对待测物发射出激光光点或线性激光光。 以两个或两个以上的侦测器(电耦组件 或 位置传感组件)测量待测物的表面到手持激光产品的距离,通常还需要借助特定参考点-通常是具黏性、可反射的贴片-用来当作扫描仪在空间中定位及校准使用。这些扫描仪获得的数据,会被导入电脑中,并由软件转换成3D模型。手持式激光扫描仪,通常还会综合被动式扫描(可见光)获得的数据(如待测物的结构、色彩分布),建构出更完整的待测物3D模型。
随着信息和通信技术的发展,人们在生活和工作中接触到越来越多的图形图像。传统的拍照和扫描只能得到物品的二维信息。而在许多领域,如机器视觉、面形检测、实物仿形、自动加工、产品质量控制、生物医学等,得到物体的三维信息是必不可少的,这时候,就得运用三维扫描技术,三维扫描技术能在以下方面运用:
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作者:9组 李岩磊 刘海蓉
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