扫描系统硬件设备和实现原理及可行性分析.docx

#硬件设备#实现原理 #可行性分析随着二十一世纪国际化市场竞争的日益激烈和高新技术的迅猛发展,多媒体制作市场中越来越多的专业人士正在寻找一种能够快速建模的廉价系统。三维扫描仪就是可以满足它们需求的设备,它能够将真实世界中的三维形象快速地转换为可以在计算机空间自由传送的数字化模型。在数字化时代,电子商务在人们日常的工作生活中起着越来越重要的作用。公司需要在互联网上介绍它们的产品,同时消费者也需要在互联网上查阅他们想要购买的产品,三维扫描仪为他们提供了非常方便的交流工具。使用三维扫描仪,商家能够快速地扫描产品的三维外形向消费者进行宣传,同时消费者也可以在互联网上看到不断更新的产品外形、性能介绍。下面，主要介绍一下三维扫描系统的实现原理和一款代表性的硬件设备。*实现原理三维扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术,主要用于对物体空间外形和结构进行扫描,以获得物体表面的空间坐标。三维扫描仪采用一种结合结构光技术、相位测量技术、计算机视觉技术的复合三维非接触式测量技术,称为“结构光三维扫描仪”。采用这种测量原理,使得对物体进行照相测量成为可能。所谓照相测量,就是类似于照相机对视野内的物体进行照相。不同的是照相机摄取的是物体的二维图像,而研制的测量仪获得的是物体的三维信息。三维扫描技术能实现非接触测量,具有速度快、精度高的优点。而且其测量结果能直接与多种软件接口,这使它在CAD、CAM、CIMS等技术应用日益普及的今天很受欢迎。在发达国家的制造业中,三维扫描仪作为一种快速的立体测量设备,因测量速度快、精度高,非接触,使用方便等优点而得到越来越多的应用。用三维扫描仪对手板、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CAD系统中可以对数据进行调整、修补,再送到加工中心或快速成型设备上制造,可以极大地缩短产品制造周期。三维扫描设备是以三次元测量系统为主。基本上以接触式(探针式)和非接触式(激光、照相、X光等式)两大类。早期是以探针式为主,虽价格较便宜,但速度较慢,而且以探针与物体衔接处会有盲点并且软件物体容易变形,影响扫描精度。但它可以具有很高测量精度,适合做相对尺寸的测量与质量管理;激光扫描速度快、精确度适当,并且可以扫描立体的物品获得大量点云数据,以利曲面重建,扫描完后在计算机读出数据,通常这部份称为反求工程前处理。得到产品的数据后,以反求工程软件进行点数据处理,经过分门别类、族群区隔、点线面与实体误差的比对后,再重新建构曲面模型、产生CAD数据,进而可以制作即Part,以确认机构与几何外型,或NC加工与模具制造,这些是属于后处理部份。三坐标测量机所配备的量测探头以往均以月喝公孰目健翻口EduCatjon&Trajnjn接触式触发探头为主。经过二十多年来的使用经验,工业界发觉此类探头的适用性有其极限。一般由基本几何形状(如平面、圆筒、圆弧)所组成的规则形状工件而言,较适合由此类探头来量测;然而对于曲面工件的尺寸量测,此类探头的限制问题,也一直为人所提出及探讨。自从激光扫描仪的陆续问世,解决了不少触发式探头的限制问题,曲面工件的量测在速度上也大为提升。随着技术的发展,有的厂家将原来分开的扫描技术集成到一起,形成了独特的复合式三维扫描技术,极大地提升了非接触式三维仪的扫描性能。反向工程则以非接触式较佳,虽精度不像接触式高,但其快速获取物体表面大量点数据,以利曲面重建。此外,理论上,使用非接触式扫描头,可以无需后段数据处理而进行以扫描数据直接作成NC刀路,直接加工,而接触式感测头须克服刀具半径补偿问题,故一定需要后续数据处理。模型能被所有主流的三维模型制造软件接受,大大节省了制作费用与时间,使客户公司具有非常明显的竞争优势.代表产品博维恒信三维扫描 人体扫描 人体全身(半身)扫描系统数据展示 3D CaMega DCS系列人体全身(半身)扫描系统是国内首套具有自主知识产权的人体三维数字化测量系统。3D CaMega DCS系列人体全身(半身)扫描系统充分利用光学三维扫描的快速以及白光对人体无害的优点，在35 秒内对人体全身或半身进行多角度多方位的瞬间扫描。人体全身(半身)扫描系统通过计算机对多台光学三维扫描仪进行联动控制快速扫描，再通过计算机软件实现自动拼接，获得精确完整的人体点云数据。 人体全身(半身)扫描系统获取的人体点云数据包含了完整人体各个部位的准确的三维信息（整体精确达到0.5mm）。基于人体点云数据即点云数据模型可生成完整的人体网格模型即面片模型；基于人体点云数据，通过人体参数化数字处理软件可获得不同部位的准确人体参数尺寸。人体三维扫描系统也称三维人体测量系统，人体数字化系统，广泛应用于服装，动画，人机工程以及医学等领域。是发展人体（人脸）模式识别，特种服装设计（如航空航天服，潜水服），人体特殊装备（人体假肢，个性化武器装备），以及开展人机工程研究的理想工具。 可行性分析：安全可靠性：采用普通白光光源（非激光），对人体和人眼没有任何伤害，可睁眼测量，对人的姿态要求不是很高，用户使用时可选择舒适的姿态站立，并且小幅度的晃动不影响扫描效果；本扫描仪故障率小，使用寿命长，一旦出现问题便于维护，不会影响太长时间。外形规模：整体外形尺寸：1000*1200*2200 。所占空间相对较小，就相当于一个试衣间，用户可以想真正买衣服试衣那样使用。速度：瞬间测量，单部位测量时间0.1-0.4秒，整体测量时间3.05.0秒，方便快捷，能满足用户对时间的要求，而不影响其扫描的精度。精度：扫描点距1MM*1MM*1.5MM，图像分辨率1280*1024，测量精度在不影响人体整体外形轮廓的前提下优于0.2%动力消耗：电源是家用电220V，功率为100W，能耗低，稳定性强，脱机工作超过8个小时。环境：该扫描仪工作时噪声小，在5分贝以下，不影响周围环境，不会产生过多污染，可以多循环使用。经济:此扫描系统对于服装商家和普通消费者都是大有裨益，可以实现双方共赢。一方面，就商家而言，此系统可以帮助他们有效的整合资源，合理安排相关库存，提高资金利用率，获得最大化的盈利。另一方面，对于消费者,节省宝贵时间，购买到真正适合自己，贴心舒适的服装产品。界面友好型：系统（软件+硬件），全中文界面完全满足中国用户使用需求。工作流程：充分利用光学三维扫描的速度以及白光对人体的无害的优点在3-5秒内对人体全身进行多角度多方位瞬间扫描，人体全身扫描系统通过计算机对多台光学三维扫描仪进行联动控制快速扫描在通过计算机软件实现自动拼接获得精确完整的人体点云数据。人体全身扫描系统获取的人体点云数据包含了完整人体各个部位的准确的三维信息，获得人体表面精确的空间信息（X、Y、Z），（整体精度达到0.5毫米）基于人体点云数据模型即点云数据模型可生成完整的人体网格模型即面片模型。真实色彩：系统不仅可以获得人体表面精确的空间信息（X、Y、Z），而且同时获得每一个像素点对应的色彩信息(R、G、B)，避免了利用贴图的方式而产生的色彩和位置发生错位的现象。多种格式输出：标准格式输出，可输出包含颜色