三維掃描儀原理與應(yīng)用論文

1、三維掃描儀學(xué)號：123456789 姓名：（Oo。）摘要：三維掃描儀（3D scanner）是一種科學(xué)儀器，用來檢測并分析現(xiàn)實世界中物體或環(huán)境 的形狀（幾何構(gòu)造）與外觀數(shù)據(jù)（如顏色、表面反照率等性質(zhì)）搜集到的數(shù)據(jù)常被用來進 行三維重建計算，在虛擬世界中創(chuàng)建實際物體的數(shù)字模型。這些模型具有相當(dāng)廣泛的用途， 舉凡工業(yè)設(shè)計、瑕疵檢測、逆向工程、機器人導(dǎo)引、地貌測量、醫(yī)學(xué)信息、生物信息、刑事 鑒定、數(shù)字文物典藏、電影制片、游戲創(chuàng)作素材等等都可見其應(yīng)用。關(guān)鍵字：三維掃描儀CCD機器視覺測量逆向工程正文：三維掃描儀是光電傳感器的一種，一般用于測量物體的三維坐標(biāo)。從而間接地得到被測物的空間坐標(biāo)，尺寸，形狀。

2、以及通過計算機處理得到的三維坐 標(biāo)矩陣，合成機器視覺。機器視覺用途很廣，比如可用于機械手視覺向?qū)Аa(chǎn)品外觀尺寸檢測、逆向 工程等。真正實現(xiàn)生產(chǎn)智能化、自動化。節(jié)約人力成本。服務(wù)工農(nóng)業(yè)。非常具有 研究價值!下面討論三維掃描儀的工作原理。逐點掃描型:圖2彼測物體CCD1V CCB2 0 2像素中心繾/像素中心線像素中心線圖1像素中心線一OT1GCD2逐點撇光發(fā)射置像素差kXoI 激光反射點被捕捉像素差小 激光反射點被捕M由圖1可看出，中間的激光發(fā)射裝置逐點發(fā)射激光，激光以點的形式射到 物體表面并反射，被2個CCD相機所捕捉（CCD相機都為對激光光波敏感，對可 見光光波不敏感類型）。捕捉到的信息傳入

3、計算機進行處理。計算機通過計算像 素中心線到激光反射點的像素差（圖2所示），計算出CCD相機中心線與激光反 射點到CCD相機這條直線的角度，間接計算出。1和。2（圖1所示）。2個CCD 相機距離已知，所成夾角已知。當(dāng)計算出。1和e 2后，根據(jù)三角形原理，可計 算出激光反射點的相對坐標(biāo)（X，Y）。同理，如果在激光發(fā)射裝置的上面放一個 CCD相機，便可計算出激光反射點的豎直坐標(biāo)Z。至此，通過一個激光發(fā)射裝置， 3個不同方向放置的CCD相機，就可測量激光反射點的相對三維坐標(biāo)（X,Y,Z）。如果激光發(fā)射裝置逐點發(fā)射，CCD相機逐點捕捉，通過計算機處理后可得到 一條線的三維坐標(biāo)，如果激光發(fā)射裝置逐行發(fā)射

4、，CCD相機逐行捕捉，輸入計算 機處理后便可得到一個面的三維坐標(biāo)，稱作面的三維坐標(biāo)矩陣。下面談?wù)勅S掃描儀的應(yīng)用，通過上面的方法，就可得到了一個面的三維坐 標(biāo)矩陣。把這個三維坐標(biāo)矩陣輸入計算機，讓計算機進行處理，比如數(shù)字濾波， 變換，特征提取等。就可得知所掃描物體的尺寸形狀，距離等。能讓計算機判斷 所掃描物體的幾何尺寸，邊緣等特征信息。以便向機械手發(fā)出動作指令。真正實 現(xiàn)視覺信息引導(dǎo)機械手工作！使得機械手更加智能化。精度高的還能檢測所掃描 物體面的粗糙程度。除了上面所講的高端應(yīng)用機器視覺指引機械手動作外，恐怕大部分企業(yè)購買 三維掃描儀的用途是逆向工程。通過掃描現(xiàn)有的成品零件，逆向生成CAD文件

5、或 模型，然后生成CAM文件。就可生產(chǎn)制造出產(chǎn)品！省去了開發(fā)設(shè)計環(huán)節(jié)！大大節(jié) 省了時間和成本。這點非常適合中國中小企業(yè)，符合國情！不怪我們感嘆中國山 寨產(chǎn)品如此之多啊！三維掃描儀還可以大范圍遠距離的測量，比如用在三角測距，城市規(guī)劃，地 形勘探等。其次，三維掃描儀還可用于工業(yè)檢測，檢測產(chǎn)品的形位誤差，判斷產(chǎn)品是否 合格等進行三維檢測。一般用于機械產(chǎn)品檢測。使驗收快速化，智能化。由以上所述可知，三維掃描儀用途和優(yōu)點如此之多，但我們生活中怎么就沒 見過三維掃描儀呢？原因在于目前三維掃描儀的價格普遍較為昂貴！少則幾十萬 人民幣一臺，多則上百萬人民幣一臺！大部分企業(yè)或個人望而止步，所以沒有得 到普及。其

6、次有了三維掃描儀硬件部分外，還需連接配套的三維坐標(biāo)矩陣處理軟 件，也就是計算機視覺處理軟件，才能進行三維測量，一般計算機視覺處理軟件 都很難開發(fā)。所以三維掃描儀的價格很高很高，能擁有者很少很少！分析以上信息后，我決定自行開發(fā)三維掃描儀。要開發(fā)三維掃描儀需要解決 的問題是尋找能控制激光發(fā)射的裝置，并控制它逐點或逐行進行發(fā)射同時保證發(fā) 射精度。其次要解決的問題是CCD相機對反射點的高靈敏度的捕捉，并屏蔽干擾。 最后要解決的是對數(shù)據(jù)處理得出空間坐標(biāo)的算法的開發(fā)。解決了以上3個問題， 我想開發(fā)三維掃描儀也不是什么難事。參考文獻: HYPERLINK /view/3359031.htm /view/3359031.htm HYPERLINK /view/1737789.