三维扫描技术及应用.pdfVIP

Education＆Training 及应用 周吉清 董翠芳 随着二十一世纪国际化市场竞争的日益激 制制造周期。 烈和高新技术的迅猛发展，多媒体制作市场中越 三维扫描技术能实现非接触测量，具有速度 来越多的专业人士正在寻找一种能够快速建模 快、精度高的优点。而且其测量结果能直接与多 的廉价系统。三维扫描仪就是可以满足它们需求 种软件接口，这使它在CAD、CAM、CIMS等技术 的设备，它能够将真实世界中的三维形象快速地 应用日益普及的今天很受欢迎。在发达国家的制 转换为可以在计算机空间自由传送的数字化模 造业中，三维扫描仪作为一种快速的立体测量设 型。本文对三维扫描技术的应用范围、典型的三 备，因测量速度快、精度高，非接触，使用方便等 维扫描系统和目前国际上主流的三维扫描技术 优点而得到越来越多的应用。用三维扫描仪对手 及具有代表性的一系列产品，做一简单的介绍。 板、样品、模型进行扫描，可以得到其立体尺寸数 据，这些数据能直接与CAD ~CAM软件接口，在 一 、 三维扫描技术简介(3D Scan) CAD 系统中可以对数据进行调整、修补，再送到 三维扫描是集光、机、电和计算机技术于一 加工中心或快速成型设备上制造，可以极大地缩 体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构 短产品制造周期。 进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。它的重 三维扫描设备是以三次元测量系统为主。基 要意义在于能够将实物的立体信息转换为计算 本上以接触式(探针式)和非接触式(激光、照相、 机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了 x光等式)两大类。早期是以探针式为主，虽然价 相当方便快捷的手段。三维扫描仪采用一种结合 格较便宜，但速度较慢，而且以探针与物体衔接 结构光技术、相位测量技术、计算机视觉技术的 处会有盲点并且软件物体容易变形，影响扫描精 复合三维非接触式测量技术，称为“结构光三维 度。但它可以具有很高测量精度，适合做相对尺 扫描仪”。采用这种测量原理，使得对物体进行照 寸的测量与质量管理；激光扫描速度快、精确度 相测量成为可能。所谓照相测量，就是类似于照 适当，并且可以扫描立体的物品获得大量点云数 相机对视野内的物体进行照相。不同的是照相机 据，以利曲面重建，扫描完后在计算机读出数据， 摄取的是物体的二维图像，而研制的测量仪获得 通常这部份称为反求工程前处理。 的是物体的三维信息。 得到产品的数据后，以反求工程软件进行点 高速三维扫描及数字化系统在反求工程中 数据处理，经过分门别类、族群区隔、点线面与实 发挥着巨大作用。三维扫描系统已在汽车、摩托 体误差的比对后，再重新建构曲面模型、产生 车、家电等行业得到成功应用，而高速三维扫描 CAD 数据，进而可以制作RP Part，以确认机构与 仪已在我国多家模具厂点得到应用，取得良好效 几何外型，或NC加工与模具制造，这些是属于后 果。该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期 处理部份。 望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的研 三坐标测量机所配备的量测探头以往均以