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(gè)點(diǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)工件就沒辦法拼接整個(gè)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(shí)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(shí)，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(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)掃描工件進(jìn)行多幅掃描。只要不同幅面的掃描時(shí)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(dòng)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(tái)對掃描頭做上下、水平、左右調(diào)整時(shí)使用。嚴(yán)禁在搬運(yùn)掃描頭時(shí)使用此扶手。

云臺(tái)及三腳架

云臺(tái)調(diào)整云臺(tái)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(tái)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(huì)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(dòng)，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(dòng)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(dòng)掃描、拼接掃描、轉(zhuǎn)臺(tái)掃描、框架點(diǎn)掃描。不需要拼合的使用手動(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)，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(shí)先進(jìn)行框架點(diǎn)掃描再進(jìn)行拼合掃描。（4）轉(zhuǎn)臺(tái)掃描需要配置自動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)

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(gè)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(dòng)(4)設(shè)備長時(shí)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(gè)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(shí)，則需重新標(biāo)定，否則會(huì)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(gè)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(gè)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(shí)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(gè)，但因掃描角度等原因，一般建議5-7個(gè)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(shí)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(gè)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(gè)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(shí)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(shí)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(shí)顯示區(qū)域的白色十字與黑色十字重合確定，當(dāng)重合時(shí)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(dòng)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(shí)能夠看到該四個(gè)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(gè)面上的六個(gè)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(shí)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(shí)，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(dòng)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)