4.激光掃描儀ppt課件(18頁PPT)

1、手持式激光掃描儀成思源 楊雪榮1第1頁，共18頁。教學(xué)要求：了解手持式激光掃描儀的結(jié)構(gòu)、原理了解手持式激光掃描儀主要功能了解手持式激光掃描儀方法2第2頁，共18頁。手持式激光掃描系統(tǒng)： 手持式激光掃描系統(tǒng)即是采用激光三角測量原理對物理模型的表面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。 是繼基于三坐標(biāo)測量機(jī)激光掃描系統(tǒng)、柔性測量關(guān)節(jié)臂的激光掃描系統(tǒng)之后的“第三代”三維激光掃描系統(tǒng)。該掃描儀無需任何關(guān)節(jié)臂的支持，只需通過數(shù)據(jù)線與普通PC或者筆記本電腦相連接，就可以手持該掃描儀任意自由度地對待測零件、文物、汽車內(nèi)飾件、鞋模、玩具等進(jìn)行掃描，從而快速、準(zhǔn)確并且無損的獲得物體的整體三維數(shù)據(jù)模型,達(dá)到質(zhì)量檢測、現(xiàn)場測繪與逆向CAD

2、造型、模擬仿真和有限元分析的目的。 3第3頁，共18頁。其特點有：無需其他外部跟蹤裝置，如CMM、便攜式測量臂等。利用反射式自粘貼材料進(jìn)行自定位。采用便攜式設(shè)計，具有質(zhì)量和體積小，具有運輸方便的特點，因而不受掃描方向、物件大小及狹窄空間的局限，可實現(xiàn)現(xiàn)場掃描。掃描過程在PC屏幕上同步呈現(xiàn)三維數(shù)據(jù)，邊掃描邊調(diào)整；通過對定位點的自動拼接，可以做到整體360度掃描一次成型，同時避免漏掃盲區(qū)。直接以三角網(wǎng)格面的形式錄入數(shù)據(jù)，由于沒有使用點云重疊分層，避免了對數(shù)據(jù)模型增加噪音點；而且采用基于表面最優(yōu)運算法則的技術(shù)，因此掃描得越多，數(shù)據(jù)獲取就越精確。數(shù)據(jù)輸出時，自動生成高品質(zhì)的STL多邊形文件，馬上可以讀

3、入CAD軟件以及快速成型機(jī)和一些加工設(shè)備；同時兼容多種逆向軟件，可以生成各種CAD格式文件。 4第4頁，共18頁。手持式激光掃描測量系統(tǒng)組成 如圖所示，該掃描儀的下端小圓孔為十字激光發(fā)射口，激光由該孔中發(fā)射出；中間黑色按鈕是觸發(fā)器，按住此按鈕系統(tǒng)開始接受數(shù)據(jù)；上端兩個大圓孔是CCD鏡頭，接收反射回來的激光；每一個CCD鏡頭的周圍是四個LED發(fā)光點，用于屏蔽周圍環(huán)境光對掃描數(shù)據(jù)的影響。 5第5頁，共18頁。REVscan手持式激光掃描測量硬件系統(tǒng)包括以下配件：火線PCMCIA數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)線、電源適配器、支撐架以及計算機(jī)，由以上配件和REVscan手持式激光掃描儀組配成一個完整的激光掃描硬件系

4、統(tǒng)如圖4-2所示。 6第6頁，共18頁。軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)相配套的軟件系統(tǒng)是VXscan數(shù)據(jù)處理軟件。VXscan軟件可將掃描儀掃描得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，并可以直觀顯示當(dāng)前工作進(jìn)度等操作。VXscan的操作界面如圖4-3所示。7第7頁，共18頁。VXscan軟件與其它軟件界面類似，從上至下分別標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄、視窗以及狀態(tài)欄，左邊樹形控制欄顯示的是菜單“View”下的命令，可通過單擊樹形控制欄內(nèi)的項目直接對命令進(jìn)行操作。 8第8頁，共18頁。操作流程1、著色處理和配置顏色。 2、貼標(biāo)記點。 3、組配硬件系統(tǒng)。 4、啟動VXscan軟件 5、掃描。 6、保存文檔。 9第9頁，共18頁。著色處

5、理和配置顏色。 如果掃描的模型是反射效果較為強(qiáng)烈的塑料、金屬等材質(zhì)，CCD無法正確捕捉到反射回來的激光，也就無法正常進(jìn)行掃描。通過噴施著色劑可增強(qiáng)模型表面的漫反射，使CCD正常工作。著色劑的噴施不可以太薄或者不均勻，會因此影響到最終點云數(shù)據(jù)的完整程度；著色劑的噴施不可以太厚，因為太厚不僅會覆蓋掉一些細(xì)節(jié)特征處，而且會因此增大零件的外形，影響到點云數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。較好的著色方法是進(jìn)行多次噴施，直到各個部位都均勻著色為止。如果掃描的模型不是反射效果強(qiáng)烈的材質(zhì)，通過軟件對顏色的配置可完成對模型的掃描。 10第10頁，共18頁。貼標(biāo)記點。 通過在模型表面粘貼標(biāo)記點的方法進(jìn)行空間定位，可以實現(xiàn)對不同角度掃

6、描數(shù)據(jù)的拼接。標(biāo)記點表面擁有很好的反射效果，以便于掃描儀能夠準(zhǔn)確定位該點的空間位置，從而在掃描儀自身的系統(tǒng)空間中表達(dá)出來，并通過激光對可識別定位點之間物體表面的探測，實現(xiàn)物體模型轉(zhuǎn)換為數(shù)字模型；但是系統(tǒng)無法識別標(biāo)記點自身的表面情況，由系統(tǒng)自動以平面的形式填充，所以標(biāo)記點不能夠貼在零件的特征處或曲率變化較大的位置。貼標(biāo)記圓點的一般距離是8-20cm，規(guī)則是在平面或曲率變化較小的區(qū)域貼較少的標(biāo)記點，在特征處或曲率變化較大的區(qū)域貼較多的標(biāo)記點。 11第11頁，共18頁。組配硬件系統(tǒng)。 按照上一節(jié)的內(nèi)容對硬件系統(tǒng)進(jìn)行組配。由于掃描儀比較輕巧，所以在組配和測量時拿住它測量比較輕松。需要注意的是，因為RE

7、VScan掃描儀是高精密的光學(xué)設(shè)備，所以在組配和測量過程中避免碰撞掃描儀，否則會降低掃描的精度，甚至可能損壞掃描儀。 12第12頁，共18頁。啟動VXscan軟件。 如果系統(tǒng)沒有提示“沒有找到掃描儀設(shè)備”，則說明測量系統(tǒng)已正確組配。啟動VXscan軟件，并處于接受數(shù)據(jù)狀態(tài)。按住觸發(fā)器，激光發(fā)射孔發(fā)射十字激光，LED發(fā)射紅色屏蔽光。如圖4-4所示，至少有3個定位點在系統(tǒng)的識別范圍之內(nèi)，系統(tǒng)才開始接收數(shù)據(jù)。激光從發(fā)射孔發(fā)出，由CCD鏡頭接收，并在VXscan軟件中以直觀的曲面模型的形式表現(xiàn)出來。 13第13頁，共18頁。掃描。 在進(jìn)行掃描工作之前，先確定模型的大小、顏色，并對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。在掃

8、描過程中，掃描儀的激光發(fā)射器與激光“十”字照射的相應(yīng)零件區(qū)域保持在250mm-300mm，使掃描儀達(dá)到最佳的數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)；如果兩者的距離過近或過遠(yuǎn)，系統(tǒng)將自動提示。最佳的掃描方向為激光“十”字的兩個相鄰邊的角平分線方向。如圖4-5所示為模型正在掃描的過程當(dāng)中，為了減少環(huán)境的干擾，掃描過程中，掃描儀會發(fā)出紅色的屏蔽光。 14第14頁，共18頁。在電腦上顯示紅色的參照標(biāo)志點代表它們正在掃描的區(qū)域中，該區(qū)域正在被采集到電腦中。通過在電腦顯示屏上的觀察，可以獲得點云的質(zhì)量，以根據(jù)顯示來判斷掃描的質(zhì)量是否符合要求，并且可以針對點云殘缺的部分進(jìn)行進(jìn)一步的掃描。 15第15頁，共18頁。掃描時一般從曲率變化較小的面開始，當(dāng)一個面掃描完轉(zhuǎn)至相鄰面時，必須保證至少有三個標(biāo)記點在掃描范圍之內(nèi)，否則系統(tǒng)將停止輸入數(shù)據(jù)。如果多次翻轉(zhuǎn)至相鄰面均失敗，可適當(dāng)增加兩個面的標(biāo)記點，使掃描工作順利進(jìn)行。 16第16頁，共18頁。1、模型尺寸較小。尺寸較小的模型由于不能貼足夠的標(biāo)記點，也就無法完成掃描儀的鄰邊翻轉(zhuǎn)測量的過程。對于此類零件的掃描需要增加輔助工具來完成測量，比如可以通過增加一塊輔助平面板來進(jìn)行測量。在輔助板面上按照貼標(biāo)記點的規(guī)則均勻貼滿標(biāo)記點，而模型本身可以不貼標(biāo)記點，通過輔助板上的定位點就可以完成對小尺寸模型的測量。如圖4-