逆向工程與快速成型技術(shù)應(yīng)用 第4版 思考題及答案 項(xiàng)目二 逆向數(shù)據(jù)采集技術(shù)

《項(xiàng)目二逆向數(shù)據(jù)采集技術(shù)》思考題參考答案2-1掃描二維碼，觀看視頻“2-12接觸式和非接觸式掃描組合實(shí)例.mp4”，討論并思考下列幾個(gè)問題：（1）該鼠標(biāo)具有什么樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？答：鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：表面多為自由曲面，上寬下窄，鼠標(biāo)按鍵部位為彈性體。為什么不能采用接觸式數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集鼠標(biāo)的全部數(shù)據(jù)？答：采用接觸式數(shù)據(jù)采集設(shè)備時(shí)，會(huì)產(chǎn)生作用力。對(duì)鼠標(biāo)而言，具有彈性的鼠標(biāo)按鍵部位，會(huì)在采集數(shù)據(jù)的過程中，發(fā)生變形，因此不能采集到正確的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。在一次裝夾過程中，可以采用非接觸式光學(xué)掃描儀完成鼠標(biāo)全部數(shù)據(jù)的采集嗎？答：在視頻中，將鼠標(biāo)底面固定在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上，形成了上寬下窄的姿態(tài)。若采用非接觸式光學(xué)掃描儀進(jìn)行采集，則鼠標(biāo)側(cè)面的數(shù)據(jù)將采集不到，最終將不能形成完整的鼠標(biāo)數(shù)據(jù)模型。你覺得接觸式和非接觸式采集方法有何區(qū)別？答：從視頻上看，接觸式采集數(shù)據(jù)的速度慢，對(duì)實(shí)物有作用力，不能采集物體彈性區(qū)域的數(shù)據(jù)；而非接觸式采集數(shù)據(jù)的速度快，可采集軟或有彈性的物體表面。為什么要進(jìn)行測(cè)頭的標(biāo)定？答：標(biāo)定的目的是為了將設(shè)備采集到的圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為三維空間中的真實(shí)世界坐標(biāo)。標(biāo)定的過程就是得到三維世界坐標(biāo)系中工件點(diǎn)的三維坐標(biāo)與設(shè)備圖像坐標(biāo)系中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的函數(shù)關(guān)系的過程。標(biāo)定精度是決定采集系統(tǒng)精度的重要因素。采集后的多個(gè)數(shù)據(jù)文件，為什么要進(jìn)行合并？答：視頻中通過接觸式光學(xué)掃描采集到的是鼠標(biāo)幾個(gè)側(cè)面的坐標(biāo)，非接觸式測(cè)頭采集到的是鼠標(biāo)頂面的坐標(biāo)，都是鼠標(biāo)局部的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。只有通過合并，才能將側(cè)面坐標(biāo)數(shù)據(jù)和頂面的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，形成一個(gè)完整的鼠標(biāo)數(shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)可保存為什么格式，以便于在其他軟件系統(tǒng)中打開進(jìn)行模型重構(gòu)？答：視頻中是將所采集數(shù)據(jù)保存為“IGES”或“STL”格式，這些文件格式是一些通用的圖形文件格式，在其他圖形系統(tǒng)中一般都會(huì)有該類文件的數(shù)據(jù)接口。這樣所采集到的數(shù)據(jù)可方便地在其他軟件系統(tǒng)中打開，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、曲面重構(gòu)。2-2掃描二維碼，觀看視頻“2-13逆向數(shù)據(jù)采集-臉譜實(shí)例.mp4”，思考如下問題：（1）為什么采集臉譜時(shí)，需要進(jìn)行噴涂？答：由于光學(xué)掃描儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，其采集精度受到物體表面對(duì)光折射的影響。視頻中的臉譜實(shí)物，外形有多種顏色。因此，為避免不同的顏色對(duì)光折射的影響，提高采集精度，在進(jìn)行臉譜數(shù)據(jù)采集前，需要用噴涂劑（顯影劑）進(jìn)行噴涂，形成均勻顏色的外形。（2）若需要噴涂顯影劑，需要注意哪些方面？答：噴涂顯影劑前，需要注意：1）將實(shí)物放置在報(bào)紙上，并置于通風(fēng)處。2）搖均顯影劑；3）噴涂時(shí)，瓶口距實(shí)物一定距離；4）按壓瓶口時(shí)用力均勻，以霧狀噴出、在表面形成薄薄的一層為最佳。（3）總結(jié)一下，哪些實(shí)物在采用光學(xué)掃描儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集前需要進(jìn)行噴涂處理？答：采用光學(xué)掃描儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，需要對(duì)表面反光、透明，或表面較暗的實(shí)物進(jìn)行一定的噴涂處理。2-3講述接觸式與非接觸式數(shù)據(jù)采集方法的特點(diǎn)？答：參見表2-1，從采集速度、采集精度以及采集實(shí)物的特點(diǎn)幾方面進(jìn)行比較。2-4講述Sense3D掃描儀的工作原理和操作步驟。思考一下該如何提高Sense3D掃描儀的數(shù)據(jù)采集精度？答：Sense工作原理同市面上的大多數(shù)3D掃描儀差不多，是基于激光、電子等技術(shù)，通過非接觸式掃描或測(cè)量，將物體表面的形狀和顏色，轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的數(shù)據(jù)。其操作非常簡(jiǎn)單。Sense3D掃描儀通過USB線連接電腦后，啟動(dòng)軟件，選擇掃描模式，就可以進(jìn)行頭像、物體等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集?？赏ㄟ^如下幾種方法來提高該掃描儀的數(shù)據(jù)采集精度：掃描物體時(shí)，物體表面噴涂顯影劑，物體擺放穩(wěn)定，光線均勻明亮；掃描頭像時(shí)，人要穩(wěn)定不動(dòng)。手持掃描儀時(shí)，要穩(wěn)固；移動(dòng)式要?jiǎng)蛩佟?-5EXAScan掃描儀采用的工作原理是什么？如何進(jìn)行操作？又如何提高EXAScan掃描儀的數(shù)據(jù)采集精度？答：EXAScan掃描儀采用的工作原理是基于自定位測(cè)量原理。數(shù)據(jù)采集時(shí)，在需要掃描物體表面的任意位置貼上標(biāo)記點(diǎn)，高速CCD照相系統(tǒng)會(huì)辨認(rèn)所有標(biāo)記點(diǎn)組成的三角面來進(jìn)行定位；十字激光采集該三角面上的點(diǎn)數(shù)據(jù)，并且在采集軟件中實(shí)時(shí)顯示，輸出為STL格式的表面數(shù)據(jù)。EXAScan掃描儀的操作：1）保證各組件與電腦間的連接正確。2）掃描前，先規(guī)劃采集路徑，做好物體的前處理，貼好標(biāo)記點(diǎn)。3）配置掃描儀參數(shù)。4）進(jìn)行掃描：先掃描標(biāo)記點(diǎn)，再掃描物體。5）保存掃描數(shù)據(jù)。2-6講述Win3DD單目掃描儀采用的工作原理和操作步驟。思考如何提高Win3DD單目掃描儀的采集精度？答：Win3DD單目三維掃描儀采用單工業(yè)相機(jī)白光光柵掃描技術(shù)，可針對(duì)外觀復(fù)雜、自由曲面、柔軟易變形或易磨損的物體進(jìn)行表面數(shù)據(jù)獲取，克服了傳統(tǒng)激光掃描儀精度低、效率差及行程限制等缺陷；同時(shí)增強(qiáng)的計(jì)算方法可對(duì)深色物體進(jìn)行掃描，可避免反差劑的使用與清洗工作。操作步驟：1）標(biāo)定（可省略）；2）掃描前處理；3）數(shù)據(jù)采集路徑規(guī)劃；4）啟動(dòng)計(jì)算機(jī)和掃描儀，將掃描儀預(yù)熱5-10分鐘。5）打開掃描軟件，新建工程；6）啟動(dòng)掃描系統(tǒng)；7）設(shè)置相機(jī)參數(shù)；8）數(shù)據(jù)掃描。9）保存。要提高該掃描儀的采集精度：物體表面處理和貼標(biāo)記點(diǎn)、環(huán)境光明亮均勻、物體與掃描儀保持平穩(wěn)、掃描參數(shù)合理。2-7總結(jié)非接觸式光學(xué)掃描儀數(shù)據(jù)采集的主要步驟。答：非接觸式光學(xué)掃描儀數(shù)據(jù)采集的主要步驟：物體前處理：清洗、噴涂、貼標(biāo)記點(diǎn)等；正確連接掃描儀和電腦；合理的參數(shù)設(shè)置；保證物體與掃描儀間的合理距