實(shí)驗(yàn)二單目掃描儀實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二單目掃描儀實(shí)驗(yàn)

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《快速成型技術(shù)與應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)二

單目三維掃描儀

轉(zhuǎn)盤掃描實(shí)驗(yàn)一、實(shí)訓(xùn)目的1.熟悉三維天下掃描儀結(jié)構(gòu)及操作方法2.掌握利用轉(zhuǎn)盤拼接掃描方法二、實(shí)訓(xùn)儀器1.三維天下單目掃描儀、轉(zhuǎn)盤、顯像劑、標(biāo)志點(diǎn)、橡皮泥、支架、棉簽、口罩、手套等。2.掃描產(chǎn)品：彩虹燈、小魚、電話等。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容主要針對窄過渡面產(chǎn)品的3D掃描。

窄過渡面產(chǎn)品特點(diǎn)：不容易平穩(wěn)放置，過渡面比較窄，沒辦法在過渡面貼上不在同一條直線上的至少四個點(diǎn)，轉(zhuǎn)動工件就沒辦法拼接整個產(chǎn)品。掃描方法：

這種工件可通過黑色橡皮泥或者黑色支架將掃描樣品短時間粘貼在轉(zhuǎn)盤上，并將標(biāo)志點(diǎn)貼在轉(zhuǎn)盤上，通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤進(jìn)行多幅掃描。待正面數(shù)據(jù)都已掃描完整時，采用轉(zhuǎn)盤的反面進(jìn)行放置掃描件，并將掃描件翻轉(zhuǎn)，在掃描件翻轉(zhuǎn)前后要在工件合適位置處貼有公共標(biāo)志點(diǎn)，否則無法過渡，翻轉(zhuǎn)成功后，即可繼續(xù)掃描。將掃描工件直接放置在黑色轉(zhuǎn)盤上，通過手動轉(zhuǎn)動掃描工件進(jìn)行多幅掃描。只要不同幅面的掃描時有公共的標(biāo)志點(diǎn)，就能順利拼接。

1.

先臨三維雙目三維掃描儀介紹

Shining3D-Scanner系列三維掃描儀，采用光柵掃描技術(shù)，標(biāo)志點(diǎn)全自動拼接，具有高效率、高精度、高壽命、高解析度等優(yōu)點(diǎn)，適用于復(fù)雜自由曲面的逆向建模，主要應(yīng)用于產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)（RD）、逆向工程（RE）及三維檢測（CAV），是產(chǎn)品開發(fā)、品質(zhì)檢測的必備工具。

硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

掃描頭介紹

避免掃描系統(tǒng)發(fā)生碰撞，造成不必要的硬件系統(tǒng)損壞或影響掃描數(shù)據(jù)質(zhì)量。禁止碰觸相機(jī)鏡頭和光柵投射器鏡頭。掃描頭扶手僅在用于云臺對掃描頭做上下、水平、左右調(diào)整時使用。嚴(yán)禁在搬運(yùn)掃描頭時使用此扶手。

云臺及三腳架

云臺調(diào)整云臺旋鈕可使掃描頭進(jìn)行上下左右水平轉(zhuǎn)向三腳架調(diào)整三腳架旋鈕可對掃描頭高低進(jìn)行調(diào)整。云臺及三腳架在角度﹑高低調(diào)整結(jié)束后，一定要將各方向的螺釘鎖緊，否則可能會由于固定不緊造成掃描頭內(nèi)部器件發(fā)生碰撞，導(dǎo)致硬件系統(tǒng)損壞；也可能在掃描過程中硬件系統(tǒng)晃動，對掃描結(jié)果產(chǎn)生影響。

軟件系統(tǒng)介紹

雙擊該圖標(biāo)即可啟動運(yùn)行三維掃描系統(tǒng)。掃描系統(tǒng)運(yùn)行后，首先顯示如圖所示界面。標(biāo)題欄：掃描系統(tǒng)名稱菜單欄：包括所有的操作選項(xiàng)工具欄：提供了操作的快捷方式

掃描模式分為手動掃描、拼接掃描、轉(zhuǎn)臺掃描、框架點(diǎn)掃描。不需要拼合的使用手動掃描，需要拼接的使用拼接掃描或框架點(diǎn)掃描。(1)拼接掃描對一些較大的物體一次不能掃描完全部數(shù)據(jù)，可通過貼標(biāo)志點(diǎn)，利用拼合掃描方式完成。(2)手動掃描對一些物體的掃描，只要掃描一面就能得到所需的數(shù)據(jù)，此時需要使用非拼合掃描操作。(3)框架點(diǎn)掃描掃描一些大物體時，由于積累誤差使最后的測量誤差偏大，為了控制整體誤差，掃描大物體時先進(jìn)行框架點(diǎn)掃描再進(jìn)行拼合掃描。（4）轉(zhuǎn)臺掃描需要配置自動轉(zhuǎn)臺

工具欄功能詳解

2.掃描系統(tǒng)標(biāo)定

相機(jī)參數(shù)標(biāo)定是整個掃描系統(tǒng)精度的基礎(chǔ)，因此掃描系統(tǒng)在安裝完成后，第一次掃描前必須進(jìn)行標(biāo)定。另外，在以下幾種情況下也要進(jìn)行標(biāo)定：(1)對掃描系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)途運(yùn)輸(2)對硬件進(jìn)行調(diào)整(3)硬件發(fā)生碰撞或者嚴(yán)重震動(4)設(shè)備長時間不使用注意事項(xiàng)：

標(biāo)定的每步都要將標(biāo)定板上至少88個標(biāo)志點(diǎn)(如圖)被提取出來才能繼續(xù)下一步標(biāo)定。

如果最后計(jì)算得到的誤差結(jié)果太大標(biāo)定精度不符合要求時，則需重新標(biāo)定，否則會導(dǎo)致得到無效的掃描精度與點(diǎn)云質(zhì)量。最終標(biāo)定成功圖：

3.掃描案例要求

(1)點(diǎn)云完整(2)雜點(diǎn)、噪音點(diǎn)盡量少(3)點(diǎn)云分布盡量規(guī)整平滑(4)保留其原始特征4.掃描的整個流程數(shù)據(jù)采集噴粉觀察發(fā)現(xiàn)該修剪器表面為鏡面漆材質(zhì)，需要噴涂一層顯像劑掃描，掃描出的點(diǎn)云效果較好，所以我們選擇噴薄薄一層顯像劑。粘貼標(biāo)志點(diǎn)因要求為掃描整體點(diǎn)云，所以需要粘貼標(biāo)志點(diǎn)，以進(jìn)行拼接掃描。制定掃描策略觀察發(fā)現(xiàn)該工件為對稱且中間存在一個大面積的過度面，所以掃描一面之后通過過度面上的標(biāo)志定拼接掃描另一面數(shù)據(jù)，使用轉(zhuǎn)盤輔助掃描能夠節(jié)省掃描時間。開始掃描由實(shí)物得到三維數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)據(jù)1234

5.掃描前期準(zhǔn)備工作

(1)噴粉：觀察發(fā)現(xiàn)該修剪器表面為鏡面漆材質(zhì)，需要噴涂一層顯像劑掃描，掃描出的點(diǎn)云效果較好，所以我們選擇噴薄薄一層顯像劑。注意事項(xiàng)：噴粉距離約為30cm左右，盡可能薄且均勻。如圖所示：(2)粘貼標(biāo)志點(diǎn)：因要求為掃描整體點(diǎn)云，所以需要粘貼標(biāo)志點(diǎn)，以進(jìn)行拼接掃描。標(biāo)志點(diǎn)粘貼注意事項(xiàng)：

標(biāo)志點(diǎn)盡量粘貼在平面區(qū)域或者曲率較小的曲面，且距離工件邊界較遠(yuǎn)一些；

標(biāo)志點(diǎn)不要粘貼在一條直線上，且不要粘貼對稱；

公共標(biāo)志點(diǎn)至少為4個，但因掃描角度等原因，一般建議5-7個為宜；標(biāo)志點(diǎn)應(yīng)使相機(jī)在盡可能多的角度可以同時看到；如下圖所示標(biāo)志點(diǎn)的粘貼較為合理，當(dāng)然還有其他粘貼方式方法。(3)制定掃描策略開始掃描：觀察發(fā)現(xiàn)該工件為對稱且中間存在一個大面積的過渡面，所以掃描一面之后通過過渡面上的標(biāo)志點(diǎn)定拼接掃描另一面數(shù)據(jù)。

6.掃描

步驟一：新建工程，給工程起個名字例如“xiujianqi”，將毛球修剪器放置轉(zhuǎn)盤上，確定轉(zhuǎn)盤和修剪器在十字中間，嘗試旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤一周，在軟件最右側(cè)實(shí)時顯示區(qū)域檢查，以保證能夠掃描到整體；觀察軟件右側(cè)實(shí)時顯示區(qū)域，修剪器在該區(qū)域的亮度，軟件中可以設(shè)置相機(jī)曝光值，調(diào)整到適當(dāng)數(shù)值；并且檢查掃描儀到被掃描物體的距離，此距離可以依據(jù)軟件右側(cè)實(shí)時顯示區(qū)域的白色十字與黑色十字重合確定，當(dāng)重合時的距離約為600mm，600mm的高度點(diǎn)云提取質(zhì)量最好。所有參數(shù)調(diào)整好即可點(diǎn)擊“掃描操作”，開始第一步掃描，如圖所示：

步驟二：轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤一定角度，必須保證與上一步掃描有公共重合部分，這里說的重合是指標(biāo)志點(diǎn)重合，即上一步和該步同時能夠看到該四個標(biāo)志點(diǎn)（該單目設(shè)備為三點(diǎn)拼接，但是建議使用四點(diǎn)拼接）。

步驟三：同第二步類似，向同一方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一定角度，掃描。

步驟四：同第二步類似，向同一方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一定角度，掃描。

步驟五：同第二步類似，向同一方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一定角度，掃描。

步驟六：前面五步已經(jīng)把修剪器的一面數(shù)據(jù)掃描完成，下面將修剪器從轉(zhuǎn)盤上取下，利用過渡面上的標(biāo)志點(diǎn)拼接過渡面，翻過來掃描另一面，開始掃描另一面數(shù)據(jù)。

步驟七至十步：利用翻過來這個面上的六個標(biāo)志定進(jìn)行拼接掃描，同前五步相似，每掃描一次，將工件旋轉(zhuǎn)一定角度，目的都是將這一次數(shù)據(jù)掃描完整。到此為止，我們的掃描工作完成。在軟件中選擇“模型導(dǎo)出”，將掃描數(shù)據(jù)另存為.asc或者.txt格式文件即可。后續(xù)我們使用GeomagicWrap點(diǎn)云處理軟件進(jìn)行點(diǎn)云處理。注：掃描步驟的多少根據(jù)掃描經(jīng)驗(yàn)及掃描時物體擺放角度而定，如果經(jīng)驗(yàn)豐富或是擺放合適，能夠減少掃描步驟，即減少掃描數(shù)據(jù)的大小。在掃描完整的原則上盡量減少不必要的掃描步驟，減少累計(jì)誤差的產(chǎn)生。1.在非接觸光學(xué)掃描時，首先要做好掃描件的預(yù)處理。為了達(dá)到更好的掃描效果，任何發(fā)亮的、黑色的、透明的或反光的（鏡子、金屬面）都應(yīng)該噴涂白色粉末。2.為了能實(shí)現(xiàn)手工注冊拼合或掃描過程中自動拼合，在物體表面合理粘貼標(biāo)記點(diǎn)。3.其次要做好掃描規(guī)