第三章第五節(jié)三維立體掃描設(shè)備

1、第三章第五節(jié)電子教案課題第三章第五節(jié)三維立體掃描設(shè)備授課班級(jí)授課時(shí)間課時(shí)2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)了解三維掃描技術(shù)的簡(jiǎn)介；掌握三維掃描的工作原理能力目標(biāo)使學(xué)生養(yǎng)成理解知識(shí)、掌握知識(shí)的能力。德育目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，促使其樹立自信心。教材分析重點(diǎn)了解三維掃描技術(shù)的簡(jiǎn)介；掌握三維掃描的工作原理難點(diǎn)掌握三維掃描的工作原理關(guān)鍵三維掃描技術(shù)的簡(jiǎn)介；三維掃描的工作原理教學(xué)方法教法分析講授法、案例分析法學(xué)法分析小組學(xué)習(xí)法教具多媒體教學(xué)過(guò)程教學(xué)分析教學(xué)內(nèi)容教師調(diào)控學(xué)生活動(dòng)板書設(shè)計(jì)板書設(shè)計(jì)緊 扣本課教學(xué) 重點(diǎn)，突出課 程設(shè)計(jì)的內(nèi) 涵與主旨，幫 助學(xué)生掌握知 識(shí)、理解知識(shí)。板書設(shè)計(jì)第三章數(shù)字化雕刻的

2、工藝裝備第五節(jié)三維立體掃描設(shè)備三維掃描技術(shù)的簡(jiǎn)介三維掃描的工作原理板書設(shè)計(jì)課前思考教學(xué)過(guò)程教學(xué)分析教學(xué)內(nèi)容教師調(diào)控學(xué)生活動(dòng)導(dǎo)入新課教師引入本課 導(dǎo)語(yǔ)，學(xué)生在 討論中思考相 關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)有的三維掃描儀被用千逆 向工程的3D數(shù)據(jù)米集，成為數(shù)字化玉雕的逆向工 程中的必備設(shè)備。三維掃描儀在數(shù)字化玉雕技術(shù)中 的廣泛運(yùn)用可以提高工作效率，降低勞動(dòng)成本，推 動(dòng)經(jīng)濟(jì)效益，也是當(dāng)代數(shù)字化玉雕工藝發(fā)展的必然 趨勢(shì)。三維掃描儀是一種科學(xué)儀器，用來(lái)偵測(cè)并分 析現(xiàn)實(shí)世界中物體或環(huán)境的形狀（幾何構(gòu)造）與外 觀數(shù)據(jù)。三維掃描儀的用途是把搜集到的數(shù)據(jù)用來(lái) 進(jìn)行三維重建計(jì)算，創(chuàng)建物體幾何表面的點(diǎn)云，這 些點(diǎn)可

3、用來(lái)插補(bǔ)成物體的表面形狀，創(chuàng)建實(shí)際物體 的數(shù)字模型，越密集的點(diǎn)云可以創(chuàng)建更精確的模型 （這個(gè)過(guò)程稱做三維重建）。三維掃描儀可模擬為照相機(jī)，它們的視線范圍 都呈圓錐狀，信息的搜集皆限定在一定的范圍內(nèi)。 兩者不同之處在于相機(jī)所抓取的是顏色信息，而三 維掃描儀測(cè)量的是距離。由于測(cè)得的結(jié)果含有深度 信息，因此常稱為深度圖像或距離圖像。由于三維掃描儀的掃描范圍有限，因此常需要 變換掃描儀與物體的相對(duì)位置或?qū)⑽矬w放置于電 動(dòng)轉(zhuǎn)盤上，經(jīng)過(guò)多次的掃描以拼湊物體的完整模 型。將多個(gè)片面模型集成的技術(shù)稱為圖像注冊(cè)或?qū)?齊，其中涉及多種三維比對(duì)方法。三維掃描儀分類為接觸式與非接觸式兩種，后 者又可分為主動(dòng)掃描與被動(dòng)

4、掃描，這些分類下又細(xì) 分出眾多不同的技術(shù)方法。教師啟發(fā)， 學(xué)生認(rèn)真 思考問(wèn)題， 積極回答新授使學(xué)生的注意力跟著老師共同進(jìn)入課堂一、三維掃描技術(shù)的簡(jiǎn)介三維掃描就是測(cè)量有形物體表面的三維坐標(biāo) 數(shù)據(jù)，而每一個(gè)數(shù)據(jù)(點(diǎn))都帶有相應(yīng)的X,Y,Z坐標(biāo) 數(shù)值。這些數(shù)據(jù)(點(diǎn))集合起米形成的點(diǎn)云，就能構(gòu) 成物體表面的特征。在實(shí)際應(yīng)用中，整個(gè)過(guò)程的自動(dòng)化程度并不 高，許多工作仍需由人工完成，技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)對(duì) 最終產(chǎn)品的質(zhì)量仍有較大影響。為了解決這些冋 題，還需在以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入的研究。(1) 數(shù)據(jù)測(cè)量。(2) 數(shù)據(jù)處理。(3) 軟件技術(shù)。(4) 集成技術(shù)。二、三維掃描的工作原理1.三維激光掃描儀的工作原理掃扌

5、田儀對(duì)目標(biāo)發(fā)射激光根據(jù)激光發(fā)射和接收 的時(shí)間差原理，得到一個(gè)被測(cè)點(diǎn)與掃描儀的距離量 測(cè)值。然后利用這個(gè)距離量測(cè)值，對(duì)測(cè)量該數(shù)據(jù)時(shí) 同時(shí)記錄卜來(lái)的掃描儀垂直和水平兩個(gè)方向的步 進(jìn)角度值進(jìn)行計(jì)算，得出被測(cè)點(diǎn)上的X、Y、Z的相 對(duì)三維坐標(biāo)。這個(gè)帶有三維坐標(biāo)值的點(diǎn)，被送到計(jì) 算機(jī)上記錄并顯示出來(lái)。眾多個(gè)點(diǎn)依據(jù)各自的空間 坐標(biāo)排列，形成目標(biāo)的空間數(shù)據(jù)點(diǎn)云，點(diǎn)云也就揭 示了目標(biāo)的形體和目標(biāo)空間結(jié)構(gòu)。2三維激光掃描的精度精度是指量測(cè)值與真值的符合程度。3.精確度精確度是指對(duì)同一點(diǎn)進(jìn)行兩次或多次量測(cè)數(shù) 據(jù)之間的符合程度。課件展示圖示說(shuō)明要求學(xué)生在教 師的講解中了 解三維掃描技 術(shù)的簡(jiǎn)介；掌 握三維掃描的 工作原理4.掃描成果的便用和提高精度的方法可以通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件處理掃描數(shù)據(jù)點(diǎn)云，自動(dòng) 在計(jì)算機(jī)上建立出目標(biāo)結(jié)構(gòu)幾何模型稱為模型化 或建模過(guò)程，使用模型上的數(shù)據(jù)可迅速地完成后續(xù) 繪圖，以及圖形或結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)分析工作。點(diǎn)云密度越高，精度自然就高，但有兩點(diǎn)問(wèn)題 要注意：第一是國(guó)內(nèi)大部分人員使用的PC機(jī)的配 置一般都比較低，如果點(diǎn)云數(shù)據(jù)太大，一般計(jì)算機(jī) 運(yùn)行不了；第二是點(diǎn)云表現(xiàn)出來(lái)的物體在 CAD軟件 上通常不好識(shí)別，這就需要使用貼有物體彩色照片 并能夠表現(xiàn)紋理的點(diǎn)云，更為