激光掃描儀實用教案

1、教學要求：了解(lioji)手持式激光掃描儀的結構、原理了解(lioji)手持式激光掃描儀主要功能了解(lioji)手持式激光掃描儀方法第1頁/共18頁第一頁，共19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行數(shù)據采集。 是繼基于三坐標測量機激光掃描系統(tǒng)、柔性測量關節(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節(jié)臂的支持，只需通過數(shù)據線與普通PC或者筆記本電腦相連接，就可以(ky)手持該掃描儀任意自由度地對待測零件、文物、汽車內飾件、鞋模、玩具等進行掃描，從而快速、準確并且無損的獲得物體的整體三維數(shù)據模型,達到質量檢測、現(xiàn)場

2、測繪與逆向CAD造型、模擬仿真和有限元分析的目的。 第2頁/共18頁第二頁，共19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行自定位。采用便攜式設計，具有質量和體積小，具有運輸(ynsh)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，邊掃描邊調整；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)。直接以三角網格面的形式錄入數(shù)據，由于沒有使用點云重疊分層，避免了對數(shù)據模型增加噪音點；而且采用基于表面最優(yōu)運算法則的技術，因此掃描得越多，數(shù)據獲取就越精確。數(shù)據輸出時，自

3、動生成高品質的STL多邊形文件，馬上可以讀入CAD軟件以及快速成型機和一些加工設備；同時兼容多種逆向軟件，可以生成各種CAD格式文件。 第3頁/共18頁第三頁，共19頁。 手持式激光掃描測量系統(tǒng)(xtng)組成 如圖所示，該掃描儀的下如圖所示，該掃描儀的下端小圓孔為十字激光發(fā)射端小圓孔為十字激光發(fā)射口，激光由該孔中發(fā)射出；口，激光由該孔中發(fā)射出；中間黑色按鈕是觸發(fā)器，中間黑色按鈕是觸發(fā)器，按住此按鈕系統(tǒng)開始接受按住此按鈕系統(tǒng)開始接受數(shù)據；上端兩個數(shù)據；上端兩個(lin(lin )大圓孔是大圓孔是CCDCCD鏡頭，鏡頭，接收反射回來的激光；每接收反射回來的激光；每一個一個CCDCCD鏡頭的周圍是

4、四鏡頭的周圍是四個個LEDLED發(fā)光點，用于屏蔽發(fā)光點，用于屏蔽周圍環(huán)境光對掃描數(shù)據的周圍環(huán)境光對掃描數(shù)據的影響。影響。 第4頁/共18頁第四頁，共19頁。 REVscan手持式激光掃描測量硬件系統(tǒng)包括以下(yxi)配件：火線PCMCIA數(shù)據采集卡、數(shù)據線、電源適配器、支撐架以及計算機，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統(tǒng)如圖4-2所示。 第5頁/共18頁第五頁，共19頁。 軟件系統(tǒng) 與硬件(yn jin)系統(tǒng)相配套的軟件系統(tǒng)是VXscan數(shù)據處理軟件。VXscan軟件可將掃描儀掃描得到的數(shù)據進行保存，并可以直觀顯示當前工作進度等操作。VXscan的操作界

5、面如圖4-3所示。第6頁/共18頁第六頁，共19頁。VXscan軟件與其它軟件界面( jimin)類似，從上至下分別標題欄、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的項目直接對命令進行操作。 第7頁/共18頁第七頁，共19頁。操作(cozu)流程 1、著色處理和配置顏色(yns)。 2、貼標記點。 3、組配硬件系統(tǒng)。 4、啟動VXscan軟件 5、掃描。 6、保存文檔。 第8頁/共18頁第八頁，共19頁。 著色處理和配置顏色。 如果掃描的模型是反射效果較為強烈的塑料、金屬等材質，CCD無法正確捕捉到反射回來的激光( jgung)，也

6、就無法正常進行掃描。通過噴施著色劑可增強模型表面的漫反射，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)據的準確性。較好的著色方法是進行多次噴施，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烈的材質，通過軟件對顏色的配置可完成對模型的掃描。 第9頁/共18頁第九頁，共19頁。 貼標記點。 通過在模型表面粘貼標記點的方法進行空間定位，可以實現(xiàn)對不同角度掃描數(shù)據的拼接。標記點表面擁有很好的反射效果，以便于掃描儀能夠準確定位該點的空間位置，從而在掃描

7、儀自身的系統(tǒng)空間中表達出來，并通過激光( jgung)對可識別定位點之間物體表面的探測，實現(xiàn)物體模型轉換為數(shù)字模型；但是系統(tǒng)無法識別標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)域貼較少的標記點，在特征處或曲率變化較大的區(qū)域貼較多的標記點。 第10頁/共18頁第十頁，共19頁。 組配硬件系統(tǒng)。 按照上一節(jié)的內容對硬件系統(tǒng)進行組配。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REVScan掃描儀是高精密的光學設備，所以在組配和測量過程中避免碰

8、撞掃描儀，否則會降低掃描的精度，甚至(shnzh)可能損壞掃描儀。 第11頁/共18頁第十一頁，共19頁。 啟動VXscan軟件。 如果系統(tǒng)沒有提示“沒有找到掃描儀設備”，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，系統(tǒng)才開始接收( jishu)數(shù)據。激光從發(fā)射孔發(fā)出，由CCD鏡頭接收( jishu)，并在VXscan軟件中以直觀的曲面模型的形式表現(xiàn)出來。 第12頁/共18頁第十二頁，共19頁。 掃描。 在進行掃描工作之前，先確定模型的大小、顏色，并對相關參數(shù)

9、進行設置。在掃描過程中，掃描儀的激光發(fā)射器與激光“十”字照射的相應零件區(qū)域保持在250mm-300mm，使掃描儀達到最佳的數(shù)據輸入狀態(tài)；如果(rgu)兩者的距離過近或過遠，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。 第13頁/共18頁第十三頁，共19頁。在電腦上顯示紅色的參照標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，可以獲得點云的質量，以根據顯示來判斷掃描的質量是否符合要求，并且(bngqi)可以針對點云殘缺的部分進行進一步的

10、掃描。 第14頁/共18頁第十四頁，共19頁。 掃描時一般從曲率變化較小的面開始，當一個(y )面掃描完轉至相鄰面時，必須保證至少有三個標記點在掃描范圍之內，否則系統(tǒng)將停止輸入數(shù)據。如果多次翻轉至相鄰面均失敗，可適當增加兩個面的標記點，使掃描工作順利進行。 第15頁/共18頁第十五頁，共19頁。 1、模型尺寸較小。尺寸較小的模型由于不能貼足夠的標記點，也就無法完成掃描儀的鄰邊翻轉(fn zhun)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行測量。在輔助板面上按照貼標記點的規(guī)則均勻貼滿標記點，而模型本身可以不貼標記點，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4-8所示是汽車連桿通過添加輔助平板來完成掃描。 圖4-8 較小零件與帶標記點的輔助板第16頁/共18頁第十六頁，共19頁。 2、薄壁件。薄壁件由于厚度小，也就無法完成掃描儀的鄰邊翻轉測量的過程。同樣需要通過(tnggu)輔助工具完成翻轉過程。如圖4-9所示是薄壁殼體添加輔助工具完成掃描。 第17頁/共18頁第十七頁，共19頁。廣東(gung dng)工業(yè)大學感謝您的觀看(gunkn)！第18頁/共18頁第十八頁，共19頁。NoImage內容(nirng)總結教學要求：。直接以三角網格面的形式錄入數(shù)據，由于(yuy)沒有使用點云重疊分層，避免了對數(shù)據