工业型面扫描使用手册v8.3.1

XTOM工业型面扫描系统V831使用手册西安交通大学信息机电研究所西安交通大学模具与先进成形技术研究所地址陕西省西安市咸宁西路28号西安交通大学机械工程学院邮编710049电话02982664583，82669103、82664366转807电子邮件XJTUOM263NET网站WWWXJTUOMCOM传真01080115555转763026目录1XTOM工业型面扫描系统简介311概述3111功能特点4112应用领域4113技术原理4114使用须知512系统安装与调试5121硬件连接5122软件安装与卸载7123光栅投射器扩展设置92XTOM基础1221软件主界面12211菜单功能介绍12212数据格式14213鼠标使用说明1422测量头初始调节1423相机IP设置163系统参数设置2031设备参数2032投影参数2333景深参数2434相机参数244系统标定2641标定原理2642系统标定步骤27421标定板放置27422标定板参数设置27423标定图像采集计算285扫描3151扫描前准备31511表面喷涂31512标志点粘贴3252扫描工程操作35521新建扫描工程35522工程参数设置36523扫描操作36524点云编辑39525测量点云的浏览396后处理4161点云优化与融合4162点云封装4163点云测距4264坐标转换4365参考点转换4466数据导出447常见故障排除451XTOM工业型面扫描系统简介11概述XTOM工业型光学面扫描系统广泛应用于三维复杂曲面的逆向设计和三维全尺寸检测。本系统采用国际最先进光学测量技术，测量精度速度等性能都达到国际最先进水平，与传统的测量方法相比，测量精度更高抗干扰能力强、受被测工件表面明暗影响小，而且能够测量表面剧烈变化的工件，并可对大型工件分块测量，测量数据实时自动拼合，适合任何复杂形状物体的三维扫描、检测和建模。其广泛应用在机械制造、汽车制造、飞机制造、模具设计等行业，以及文物、医学人体数字化、工艺品设计等领域。工业面扫描系统用于不规则复杂曲面产品零件的移动便携式三维测量和逆向设计，可以与XTDP工业近景三维摄影测量系统配合使用。本系统可随意搬至工件位置做现场测量，并可调节成任意角度作全方位测量。系统输出的点云文件，可用SURFACER、GEOMAGIC等专业点云处理软件进行进一步处理。图11给出了XTOM工业型光学面扫描系统的硬件组成。该系统包括有测量头，控制箱和一台高性能计算机。其中，测量头集中了左右相机和投影仪，是实现扫描的硬件核心，三脚架用来固定三维云台和测量头，保证测量时的稳定性，控制箱连接PC机和测量头实现软硬件控制。每套系统都配套有标准的标定板用于系统标定。图11XJTUOM系统111功能特点采用国际最先进的外差式多频相移三维光学测量技术,受被测工件表面明暗影响小，对于表面不反光的物体可以直接测量，不需要喷涂显影剂。采用工业化产品设计。所有硬件设备高度集成，一体化设计，性能稳定可靠，可移动便携式测量。软件一体化集中控制所有硬件设备，包括工业相机、光栅投射器等。单副测量幅面300MM400MM、测量速度为12秒，单幅获取点云数据30万左右，点间距为02MM，测量精度002MM。强大的自动拼接和融合功能。标志点实时跟踪识别，多幅扫描后进行全局匹配自动化完成拼接，系统的优化和融合功能进一步保证数据的精度和完整性。长期升级和技术支持。西安交通大学雄厚的技术实力，保证系统的长期升级和技术支持。112应用领域逆向设计快速获取零件的表面点云数据，建立三维数模，达到快速设计产品目的。产品检测生产线产品质量控制和形位尺寸检测，适合复杂曲面的检测，可以检测铸件、锻件、冲压件、模具、注塑件、木制品等产品。其他应用文物扫描和三维显示、医学上牙齿及畸齿矫正、整容及上颌面手术的三维数据采集。113技术原理XTOM扫描的基本原理是测量时光栅投影装置投影多幅多频光栅到待测物体上，成一定夹角的两个摄像头同步采得相应图象，然后对图象进行解码和相位计算，并利用立体匹配技术、三角形测量原理，解算出两个摄像机公共视区内像素点的三维坐标。图12给出了测量时相机与被测物体的位置关系。图12测量原理114使用须知系统电源为标准三相220V电压，插座应可靠接地。使用温度范围540，禁止在极度高温或低温环境下使用该设备。防止猛烈撞击扫描头，以防摔落。不要在有腐蚀性气体的环境下使用设备。不要在多尘的环境下使用设备。不要用手触摸镜头。不要用眼睛直视投影镜头光线。启动投影仪后预热35分钟之后开始使用。扫描时保持测量头稳定，防止震动。扫描完成后关闭投影仪和相机，禁止长时间开启。12系统安装与调试121硬件连接测量头结构图13测量头正面结构图14测量头背面接线图测量头连接线说明1总电源线，集成了相机、激光和投影仪的电源，连接到控制箱电源输出端口2投影仪传输线；连接电脑VGA端口；3激光电源线，合并到1线中；4相机传输线，连接控制箱千兆网口5相机电源线,合并到1线中。控制箱结构图图15控制箱接线图控制箱接线说明1控制箱电源线，接电源插座2控制箱电源输出线，连接到测量头电源输入端；3千兆网端口，连接电脑网口；4千兆网端口，连接测量头左右相机的网口。云台与测量头连接按下云台上卡扣的按钮同时转动卡扣，待中螺丝弹出时放置测量头的底部与之对准，然后放开卡扣与云台连接稳固。云台的三个手柄分别逆时针转动后可调节测量头的空间三个方向上的角度。调节好位置后要顺时针拧紧固定。图16云台与测量头连接处云台与三脚架连接将云台底部的螺孔与三脚架顶端的螺柱旋紧即可将云台与三脚架组装在一起。图17云台与三脚架连接示意三脚架结构三脚架可以通过调节三个支撑脚的长度或者中心支撑杆的长度控制高低。三脚架的使用过程中，需要尽量避免脚架腿的伸缩高度不一致。如确实需要这样使用，必须确保脚架顶部的支撑物重心在脚架三个脚架腿以内，否则脚架可能会倾倒图18三脚架调节示意图122软件安装与卸载测量软件安装将系统的软件安装盘插入光驱，双击SETUPEXE安装文件，您可按照WINDOWS系统的提示逐一完成系统的安装。首先选择安装语言，输入用户名称，选择接受许可协议，点击下一步继续。注意安装类型需要选择“定制”，在安装路径页面点击“更改”按钮，更换文件夹路径。特别提醒的是，禁止将软件安装在计算机C盘，否则软件将无法正常工作。图19系统软件安装步骤由于软件正常工作时需要用到MICROSOFTNET40数据包，继续安装过程中，程序会进行自动检测，如果本地的计算机上已有版本一致或者更高极的数据包，则会弹出如图110所示对话框，你可以选择“关闭”按钮忽略此步骤，如果未检测到，则点击“继续”按钮安装数据包。一般WIN7以上的版本都带有此数据包。图110NET包安装提示驱动程序安装软件继续安装过程中，系统会自动弹出加密狗驱动和机驱动的安装提示，这些软件都是系统正常运行时所必须用到的，初次安装XTOM时必须依次按照提示点击“下一步”安装完成。待所有程序安装完毕后，会在电脑桌面上出现“XTOM”软件图标以及BASLER相机控制软件图标。图111加密购驱动安装图112相机驱动安装提示软件卸载需要卸载系统时，再次执行SETUPEXE安装文件进行修复安装或者卸载，弹出图113所示界面，根据需要选择“修复”或者“除去”。XTOM卸载时不会卸载驱动程序软件，包括NET包，相机驱动和加密狗驱动，卸载后再次安装时对于这些驱动程序可以依次选择“取消”不再安装这些附加软件。图113软件的修复与卸载123光栅投射器扩展设置系统测量时需要通过投影仪装置投影多频光栅到待测物体上，为了不影响计算机主操作界面，必须要对桌面显示器模式进行扩展，将我们日常使用的复制模式扩展为双屏显示模式，如此投影仪将通过另外一个显示器投出光栅。以WIN7系统为例扩展过程如下连接好测量头等硬件设备，在电脑桌面点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“屏幕分辨率”，在显示器外观中选择检测，会出现图114显示，在图中的“多显示器”控件子下拉框中选择“扩展这些显示”点击“应用”，显示器外观由原来的1个扩展为2个显示屏如图114。此时显示器1为电脑主显示器，显示器2为扩展显示器，选择任意一个显示器在下图的分辨率和方向控件内可进行编辑。点击确定之后屏幕扩展完成，此时向主屏幕外拖动电脑打开的任意窗口，投影仪会自动投射出这个窗口。图114显示器扩展设置选择显示器2，将分辨率设置为1024768，点击右下角“高级设置”，图115设置投影分辨率选择监视器页面，将屏幕刷新频率设置为60HZ。根据电脑配置，屏幕刷新率可选60HZ或者120HZ。不可设置为其他值。图116设置投影频率2XTOM基础21软件主界面依照上一章节逐步接好测量头与电脑，启动电源，插入软件加密狗，双击软件图标进入扫描软件界面。图21软件界面主界面介绍菜单图标区显示主菜单及所有命令图标；工程导航显示已建立和打开的工程以及该工程下采集得到的图像列表；导航菜单切换设备导航和工程导航进行切换，设备导航显示对测量头和相机的参数控制。三维视图显示扫描得到的三维点云图像，以及固定的景深框，坐标系和测量头位置。相机观察区同步显示测量头左右两个相机拍摄得到的图像。状态栏软件在运行计算过程中的进度显示。211菜单功能介绍表格21菜单功能介绍主页面图标区显示主要功能工程图标区主要负责工程的新建，打开，关闭或保存已有的工程。测量头控制图标区负责相机和投影的开启关闭，工程参数，测量头参数设置，和系统标定功能。测量图标图标扫描控制，点云的优化，融合和封装操作。优化和融合可以将扫描得到的多副点云拼接成一幅完整的点云。封装是对点云进行三角化操作，将三维点格式转化为三角面片格式。点云编辑图标删除所有或已选中的点云，以及撤销上一步删除操作功能。输入输出图标区已有点云，全局点以及面片的导入，扫描得到的点云，全局点及面片的导出。开始页面包括工程，测量头，测量，编辑，输入输出五个图标区。此页面进行工程的建立，工程参数设置，扫描测量操作以及扫描数据的保存。显示模式图标区扫描得到的图像可以分别以点云或者面片的形式显示，选中某个图标，鼠标左键即执行某个功能。投影控制图标区投影仪白光，投影中心线，和伪色彩的开启和关闭。激光功能暂不支持。显示页面包括投影，显示，色彩三个图标区。此页面进行投影仪控制，三维点的大小，颜色，及数据显示隐藏控制。三维显示控制区扫描点云的显示隐藏控制，图标选中表示显示，未选中表示隐藏。以及各种点颜色大小和形状的设置。三维点色彩控制图标编辑各种三维点的显示颜色。视图页面此页面进行点云三维视图显示模式设置。三维视图图标区三维显示区视图模式选择。点击图标执行该功能。工具页面三维点云的坐标转换及点距测量。工具图标区点云数据的处理，可对点云进行坐标转换，及点距测量。212数据格式表格22系统所有文件格式说明文件后缀名文件类型OM工程文件DAT二进制文件，以二进制保存数据ASC点云导出文件，保存点的三维坐标信息PLY点云导出文件，保存点的三维坐标信息，和法向量STL面片导出文件，包含三角面片信息。WRL点云导出文件，保存点的三维坐标信息，和点颜色信息TXT文本文件，全局点导出文件，保存全局点坐标信息213鼠标使用说明三维显示区内鼠标使用说明按下鼠标左键并拖动可旋转三维点云；按下CTRL单机鼠标左键选中某个三维点；滑动鼠标滚轮可放大缩小三维显示区；按下鼠标右键并拖动可平移三维点云。22测量头初始调节测量头出厂时已由专业人员调节完成，正常情况下禁止打开测量头。若测量头受到大的撞击产生松动，相机的相对位置发生变化，则可按照本节的方法重新调试。测量头扫描的基本结构如图所示测量时必须满足基本的参数。图22距离和角度表格23相机幅面基本参数测量幅面测量距离相机夹角摄像头焦距300MM400MM850MM2516MM具体调整方法如下。（1）调整相机夹角。首先平行调节好测量头，根据测量幅面查看测量距离L，将系统配置的标定板放置到测量头前相距L的地方，使投影仪投射到标定板上。在软件中打开投影白光和校准十字线，松动两个相机的底部螺丝，调整相机位置，观察软件中相机视图，使左右相机显示的十字中心刚好位于标定板中心。此时锁紧相机底部螺丝固定相机位置。图23相机角度调节是标定板显示（2）调整相机焦距图24不同型号相机结构首先松动光圈紧锁螺丝，先将相机光圈调节到最大（即镜头上光圈数值最小）后拧紧螺丝，因为光圈最大时，相机焦距最敏感。此时滚动鼠标滑轮将图像进行放大，松动焦距螺丝，轻微转动焦距调节圈，此时软件中图像会出现由模糊到清楚的过程，观察软件中标定版显示最清晰时拧紧焦距螺丝，焦距调节完成。同理调节另外一个相机。图25相机焦距调节是标定板显示（3）调整镜头光圈焦距调好后，需要再将光圈调到合适的值。具体的值跟待测物的材质有关，例如深色的材质则光圈要调得大一些（一般情况下，将一张白纸放到标定板前，调节镜头增益到刚好不出现白色为最佳）。然后打开投影光，打开投影菜单中“伪色彩”，旋转光圈，使左右相机的图象色谱处于绿色和黄色范围，如所示。两个镜头的光圈，必须调整得非常接近。图26镜头增益调节的伪彩色界面以上三步完成之后，测量头调节完成，盖上测量头的外壳并固定好连接处的各个螺丝。再后续使用过程中注意不要随意打开外壳触动镜头，并防止过度振动。23相机IP设置系统软件安装中附有相机驱动的安装提示，如果选择安装相机驱动，整个软件安装完成之后，桌面会自动出现两个相机相关软件PYLONIPCONFIGURATIONTOLL和PYLONVIEWER的图标。目前本系统所使用的相机为BASLER系列相机，这两个软件分别为相机IP查看工具和相机控制软件。系统控制箱中集成的交换机一端由一根千兆网线连接到电脑的千兆网口或者千兆网卡，两个BASLER相机通过千兆网线连接到交换机，因此是需要让两个相机IP与电脑网口的IP共三个IP在同一个网络段内，即三个IP的前两个IP段保持一致。1打开BASLER相机软件自带的IP修改软件“PYLONIPCONFIGURATIONTOOL”，点开后的界面如图27所示，界面左侧显示与电脑连接的所有相机的名称及SN号，中间左侧红色方框为BASLER相机的IP，右侧红色方框内为电脑IP。通过交换机与相机相连的电脑，每个相机所对应的网口或网卡IP都是相同的，如下图。相机IP与对应的网卡IP应遵循如下原则IP的前两个IP段应相同，如图中所示，编号为21145892的BASLERACA160020GM相机的IP和网卡IP的格式都是168253XXXXXX。图27两个相机IP查看2上图中，由于编号为21145892的BASLERACA160020GM相机与电脑网卡的IP设置已经符合要求，编号为21158567的BASLERACA160020GM相机的IP与电脑网卡IP不同，因此这里我们修改相机IP，选中编号为21158567的相机并点击“CHANGECONFIGURATION”图28相机IP修改（一）3点击“CHANGECONFIGURATION”，在弹出的界面下进行相机IP设置，同时要勾选中“USEPERSISTENTIP”和“USEDHCP”的选项。设置完成之后，点击“WRITECONFIGURATION”就能保存相机IP设置的信息。图29相机IP修改（二）4在弹出的窗口下设置相机的IP，并点击“OK”。图210相机IP修改（三）双击PYLONVIEWER图标，可对与本电脑连接好的所有相机进行查看设置。图211界面左上角硬件区域内选择某个具体相机，左下方特征区内会显示该相机的所有参数，可点击某个具体特征查看并修改。点击连续采集图标，可以在打开相机并在显示区内查看相机帧率和像素大小。图211相机控制软件注意如果在该软件中打开了相机，相机程序被占用，在XTOM软件则无法启动，因此需要在该软件中关闭相机后再在XTOM软件中启动相机。EQUATIONCHAPTERNEXTSECTION13系统参数设置31设备参数每个扫描工程操作之前要对系统的设备参数进行设置，要求工程参数与使用的相机和投影仪等硬件参数相符合，保证采用的计算参数与该工程的使用环境相匹配。在开始菜单页面点击图标，弹出图31设备参数设置对话框，在该对话框内，系统已经设置好了一组默认的测量头参数，界面左侧列表里显示了该测量头的主要硬件类型，注意投影仪代号可以用户自己定义，类型必须选择“双目光栅相移”，投影和相机的类型需要根据实际使用的硬件设置。在右侧的“测量参数”，“投影仪”，“标志点”，“相机参数”页面里分别显示了详细的参数值。图31设备参数对话框在XTOM系统实际使用时，用户只需要在“相机参数”页面输入两个相机的实际SN号，其他参数采用默认值即可，在相机参数页面在相机列表上选中一个相机点击右键“编辑”，弹出如下对话框，只需在“设备SN号”栏输入相机序列号，相机SN号的获取方法参照23，系统配置的两个相机不区分先后顺序，只需要分别将两个序列号输入正确即可。图32相机序列号输入序列号修改之后逐步点击“确认”按钮，相机参数设置完成，其他参数采用默认值即可。测量头设置成功后在设备导航栏下会显示已有的测量头列表，选中测量头点击鼠标右键可进行测量头参数的修改，也可选择开启或者禁用该测量头，鼠标单击列表前的小锁，小锁闭合变灰时时表示测量头被禁用，小锁打开时表示测量头正常启用。图33测量头列表如果用户在使用过程中误将设备参数值搞混淆，回不到初始值，导致系统无法正常使用，可以参考下表的详细参数说明的初始值对参数进行修改，或者点击该界面左下角删除按钮，将测量头参数，再点击按钮，在弹出的对话框如图34里点击“确定”，重新添加预定义的测量头即可，此时该测量头的参数为系统默认的标准参数值。图34添加预定义的测量头下表对测量头的需要关注的参数进行详细说明表格31测量参数说明参数页参数项默认值含义测量方式双相机相机采用两个相机进行标定和测量。采样FALSE扫描时对点云进行简化。选择TRUE后可设置采样比例，采样间隔设置为N时，表示简化为原来的1/N个点。景深850MM相机的采集范围为最小比例850最大比例850打光检查TRUE扫描过程中需要依靠投影光进行标志点检测测量参数计算参数均采用默认值图像检测中的相关算法用到的参数状态ENABLE扫描时启用投影仪设备类型LG投影仪型号，必须根据实际情况选择焦距/像元16/76投影仪参数，必须根据实际情况输入使用幅面1024768投影仪投影幅面大小标定参数均采用默认值依靠投影仪标定时需要用到的参数模型投影仪内外参数无需关注依靠投影仪标定成功后内外参数会自动存入检测种类非编码可选编码点或非编码点。根据实际使用选择检测模式精确检测可选精确检测和快速检测。编码位数12位编码点的编码位数最小/最大半径3/40最小/最大识别标志点半径，单位为像素。使用的标志点大小必须在此范围内。标志点参数椭圆质量015范围（01），该值为检测要求的椭圆圆度，越接近1时，表示越接近正圆形，该值设置时根据图片拍摄倾角，倾角越大，值应设置的越小。否则偏椭圆的标志点会检测不到。检测强度09范围（01），越接近1时，表示图像黑白对比灰度值越大，标志点识别率越高。圆度20该值为椭圆长短轴比值，越接近1时，表示越接近正圆。状态ENABLE扫描时启用相机设备类型BASLER相机型号，必须根据实际情况选择名称11可以自己定义相机名称设备SN号需要手动输入相机序列号，每个相机都有不同的序列号，必须通过相机软件。焦距/像元16/44相机参数，必须根据实际情况输入幅面16241236单幅图像的像素大小标定参数均采用默认值相机标定时需要用到的计算模型外参数配置均采用默认值相机标定时需要用到的外参数设置相机参数内外参数无需关注相机标定成功后内外参数会自动存入32投影参数在开始菜单页面点击图标，弹出设备参数设置对话框图35投影参数对话框参数说明扩展屏尺寸用于投影的扩展屏尺寸，默认值1024768。投影尺寸投影仪打光的尺寸。需要等于或者小于扩展屏尺寸。投射类型投影光栅类型。默认多频相移。表示投影光栅灰度成周期性变化。刷新频率投影仪的刷新频率，与扩展屏刷新频率一致。触发前等待投影光栅每帧都有一个短暂的不稳定时间，采集时要避开这段时间，需要有一段等待时间。默认值为60MS。触发后延迟触发后要等待相机的曝光时间。默认80MS。相机处理时间需要大于相机曝光时间与触发后延迟时间的和。默认200MS。33景深参数在开始菜单页面点击图标，弹出设备参数设置对话框图36景深参数对话框工业型面扫描中的相机参数中只需要关注景深类型选择相机Z轴即可。表示相对于测量头的坐标系，是以Z轴方向计算景深距离。也可在下拉对话框中选择其他两种景深类型，空间立方体或者空间球，并在参数框中设置景深的大小。空间立方体中X、Y、Z轴表示立方体的边长，选择空间球时可以设置球中心坐标及半径大小。34相机参数在软件主界面左下方点击按钮，图37相机参数调节界面相机列表显示系统连接的所有相机，通过SN号识别，选中某个相机时对该相机进行设置。增益相机信号的放大倍数，根据扫描现场光线调节。快门相机芯片记录图像所需的时间。快门时间设置不好可能导致感光不足（快门时间过短）或者过度曝光（快门时间过长）。测量过程中要求光照均匀、光强适中，在相机快门时间较短时也能充分曝光。默认值为50000微秒。触发模式指控制相机采集的信号模式。默认采用软触发，即采用软件内部发送触发信号直接输送给相机。采集模式表示系统采用的测量头个数。教育型面扫描只配备一个测量头，必须选择单测头采集。触发间隔软件内部发送采集信号到相机的时间间隔，默认100MS表示系统要求相机相隔100毫秒就要采集一幅图像。刷新间隔软件自动检测并获得采集图像的间隔时间，设置时要小于触发时间，否则会造成图像丢失，默认20MS表示软件每20毫秒访问一次相机看相机是否采集到图像。如果有新的采集图像则将图像取走。4系统标定41标定原理标定是借助于系统配置的标准标定板，利用一定的算法计算出测量头的所有内外部结构参数，依靠这些参数正确的重建出测量点的三维坐标。标定板上按照一定规则分布有编码点和非编码点，带有两个标尺信息，标尺即标定板上两斜对角标志点间的距离。标定板的背面标有详细的刻度和参数信息。图41标定板标定算法采用平面模板八步法进行标定，所谓八步法就是在系统的标准测量距离下，依次采集八个不同方位的模板图象，各步标定板的摆放方位示意如图42所示图42八步标定法位置示意图42系统标定步骤在下列情况下需要进行系统标定1）软件重新安装后2）测量头发生变动时3）无法进行扫描操作时4）室温显著变化后421标定板放置标定前，必须确认相机镜头已经调好并紧固。注意标定板须保持干净，不能污损，圆点的边界不能缺损。设置“设备参数”“测量参数”“测量方式”为“双相机相移”，即用两个相机进行标定。标定时，标定板正对测量头850MM平行放置，打开相机，观察左相机输出区的图像，同时打开投影白光和投影十字中心线，调节云台，使测量头正对标定板，投影光线要覆盖标定板上所有的白点，左右十字线中心基本在标定板中心，如果太暗，要增加亮度或调节相机增益，使图像清晰可见。在“开始”菜单页面“测量头”图标区点击按钮，弹出系统标定对话框。图43系统标定界面422标定板参数设置在系统标定对话框中左下角点击按钮，弹出标定参数对话框，在右上方比例尺框对点击右键选择“添加”，输入标定板上的两个比例尺参数，比例尺详细信息在标定板背面标有，添加完两个比例尺，按图左方所示的计算参数进行编辑，之后点击“确认”完成参数设置。图44标定参数输入423标定图像采集计算在主界面的相机显示区观察标定板放置标准后，点击系统标定对话框的按钮，系统进行图像的采集和标志点检测，完成之后在对话框内显示采集结果。此时标定板上所有编码点被检测并显示出来，对话框左侧显示已采集的图像列表。图45标定图像采集如果标定图像采集不好，导致检测不到编码点，可以选中界面左侧栏内的图像列表，单机鼠标右键进行删除。图46标定图像删除注意在标定图像采集过程中，要保证标定板放置稳固后才进行采集，如果标定板移动后相机无法观察到整个标定板，可以上下左右调节云台，使投影光覆盖到整个板面，再采集时必须保证标定板放置稳定后再点击按钮，显示的图像中若有某组图像两个以上的标志点未识别，需要删除这组图像，重新采集。下列表列出来两种不合格的标定图像。表格41标定图像采集说明检测图像结果说明标定版观察不全，需要调节测量头位置，使相机观察到整个标定板，重新采集两个标志点未识别，调节位置和光线，重新采集。接下来按照图42的方法变动标定板的位置，放置稳定后，连续点击“采集”按钮进行下一组图像采集，直至采集完八组图像。当第八步标定完成后，界面上会显示采集测到的所有标定图像，在左侧图像列表中可以选中某一组进行查看。点击“计算”按钮，数秒内会在屏幕上显示出标定偏差来，如图48所示。图47八步法完成标定图像采集图48标定结果观察标定结果，SIGMA表示标定偏差，偏差越小，表示标定结果越准确。详细参数中列出了相机的角度，偏移和两个相机的具体内外参数。标定偏差小于005就可以接受。如果标定结果太大，系统会提示标定失败，必须重新进行标定。注意标定成功之后必须点击界面上的“应用”按钮，此时标定结果才将保存到相机参数中作为系统的当前标定参数。EQUATIONCHAPTERNEXTSECTION15扫描51扫描前准备511表面喷涂教育型面扫描对于物体表面材质，色彩等因素要求不高，一般情况下，除了表面黑色的物体和表面反光强烈的物体，都可以扫描成功。但因为色彩及反光透光等因素会对测量结果有一定的影响，而工件表面的灰尘、铁屑等物更是会带来测量数据的噪声，造成点云数据不佳。所以如果对扫描精度有很高的要求时需建议对表面进行处理，尤其是下面几种物体表面需要喷涂显影剂以提高扫描精度A黑色锈蚀表面；B透明表面；C反光面。物体最适合进行三维扫描的理想表面状况是亚光白色，因此通常的方法是在物体表面喷一薄层白色物质。根据工件的要求不同，选用的喷涂物也不同。对于一些不需要进行喷涂后清理的物体，一般可以选择白色的硝光漆、白色显像剂等；而对于一些要进行喷涂后清理的物体，只能使用白色显像剂，它使用完毕后很容易就可去除掉，便于测量完成后还物体以本来面目。如图51所示图51表面处理喷雾剂及处理效果物体表面喷涂时要注意如下几点1）不要喷得太厚，只要均匀的薄薄一层就行，否则会带来表面处理误差。2）贵重物体最好先试喷一小块，确认不会对表面造成破坏；不可对人体进行喷涂；皮肤一般可直接扫描，若确有需要可以施以适量化妆粉底。512标志点粘贴标志点介绍要完整地扫描一个物体，往往要进行多次、多视角测量，才能获得整体外形的点云。这时就需要进行扫描工程的多视拼接，把不同视角下的测得得点云数据转换到同一个统一的坐标系下。标志点就是用于多视扫描自动拼接的坐标转换的，它实际上是一些贴在物体表面的圆点。标志点根据测量项目的需求可以制作成白底黑点、黑底白点、中心带十字丝或者小圆点等，目前使用最多的是黑底白点的标志点如图52所示教育型面扫描配置的标志点半径为3MM和5MM,可根据扫描物体大小自由选择。图52用于自动拼接的标志点标志点的粘贴要求标志点粘贴，应注意如下事项标志点粘贴牢固，切尽量粘贴在平坦的表面上才能进行拼合。标志点粘贴的距离适中，保证每个测量幅面内至少要识别5个标志点。参考点的排列应避免在一条直线上。参考点之间的距离应该互不相同，不要贴成规则点阵的形状。标志点的使用实例（1）标志点仅粘贴在测量物体上如图53所示，对于这样一个吉他的木模，质地硬不易变形。我们只在它的表面上粘贴标志点，尽量确保从各个视角可以看到。它深槽部分的标志点也很有必要，使得在不同的高度上都有标志点分布，增加了空间自由度控制度，可以保证整体的坐标拼接的精度和匹配成功率。图53标志点使用实例（一）（2）标志点主要粘贴在物体的外部如图54所示，我们对于这样一个汽车的模型，仅仅在它的顶部和侧面布置了少数的几个标志点，大量的标志点不布置到测量平台上，这样可以方便的从不同的角度对物体进行扫描，而平台上布置的标志点将作为公共标志点基准进行拼接。图54标志点使用实例（二）（3）增加外部特征粘贴标志点如图55所示，是一个笔记本电脑的壳体。由于其表面的特征很多，很少有合适的空间来布置标志点。另外其类似平板的外形，导致了表面粘贴标志点不足以控制其空间自由度。此种情形下，我们可以通过增加外部特征，在类似途中的一些点快上粘贴标志点，来增加其空间标志点，以提高拼接精度。图55标志点使用实例（三）（4）完全靠外部粘贴标志点如图56所示，此为一个手机的软件盘。其体积小，表面细小特征多，完全不能粘贴标志点。材质柔软，在测量过程中不能搬动。因此，我们将其置于粘贴了大量标志点的平板上，依靠平板上的标志点作为拼接基准。图56标志点使用实例（四）（5）依靠测量框架标志点如下图57所示，此为一个女士鞋跟实型，质地硬不变型，但表面多为曲率变化较大的弧面，标志点不易粘贴且不平整。我们将它夹装在一个预先已经测量过全局标志点坐标的框架内，测量前导入全局坐标点作为拼接基准，具体方法参看0。图57标志点使用实例（五）52扫描工程操作完整的扫描工程一般步骤为新建工程参数设置启动测量头系统标定扫描操作数据后处理。其中，系统标定可在新建工程之前完成，一般情况下，初次使用系统时进行标定，若标定成功，测量头上相机位置不发生相对变化，下次使用时可跳过此步骤直接扫描。本章通过一个简单实例来逐一介绍。521新建扫描工程开始一个扫描项目之前，需要根据项目内容新建一个扫描工程。点击“文件”“新建”，系统弹出如图58所示界面，点击“浏览”选择新工程需要建立的基础目录，然后在工程名称一栏输入工程名称，点击确定。项目新建好之后，工程导航区列表内会显示，可以对该工程进行保存，关闭，删除。工程会以工程名OM的后缀名保存在创建的路径。图58新建扫描测量工程使用全局标志点说明全局标志点即在整个测量工程中的固定标志点。当扫描的物体较大，需要移动测量头扫描多幅幅面进行拼接时，为了提高精度，最好使用全局标志点。将全局点布置好之后，使用XTDP摄影测量系统计算得到的全局标志点的三维坐标，在创建扫描工程时导入，扫描时就可以依靠全局点进行拼接。对于一些大型工件，全局标志点的使用可以最大程度的减小测量积累误差，达到很高的一个测量精度。如果使用可全局标志点，则整个工件在扫描的工程中位置不可移动。由于全局标志点需要配合XTDP摄影测量系统使用，对于一般幅面，精度要求不是特别高的物体，一般需要不采用。522工程参数设置工程参数设置在第三章了做了详细说明，由于系统已经设置好了默认的设备参数，在用户实际使用过程中，只需要输入左右相机的SN号就可将参数设置完成。523扫描操作扫描前必须确认1屏幕扩展完成操作步骤参照1232开启测量头确定设备导航栏下测量头属于开启状态，在测量头图标区点击按钮，成功后软件主界面相机输出区会显示相机图像；光线不足时打开“显示”页面按钮。3系统标定成功操作步骤参照42。扫描过程中需要注意的是1扫描距离必须在相机景深框内，工业型面扫描的标准测量距离为850MM，用卷尺测量被测物体到测量头的距离，一般保证在800MM900MM之间即可。2）整个扫描工程中标志点与物体的相对位置不可发生改变，否则会产生拼接误差。3扫描的物体需要多幅拼接时，连续的两幅点云要保证有一定的重叠区域，至少保证有3个共同的标志点，否则系统会提示“不满足拼接条件”。以上操作完成之后，在主界面“开始”页面点击按钮，或者直接点击键盘快捷键“空格键”，即可进行扫描操作。系统单幅扫描时间在12秒，在扫描过程中，投影仪投射光栅到被测物体上，如下图示图59投影光栅扫描完成后，点云数据在三维显示区显示，图中的框为相机景深框，物体只有在景深范围内扫描才能被显示。绿色的点为检测得到的标志点。图510扫描结果显示一般情况下，单幅扫描无法得到三维物体的全部数据，需要进行多幅拼接。此时需要移动被测物体进行下一幅扫描，注意为了进行点云拼接，两幅点云需要有一定的重叠区域，这就要求在进行扫描过程中，必须保证与上一副扫描图像至少有3个共同的标志点。软件在扫描时自动与上一幅进行拼合并显示，在本例中，我们转动被测物体一共扫描得到6幅点云如下图所示图511多幅点云扫描结果多次扫描时，软件会自动识别与上一副图像可匹配的标志点并显示匹配误差，在图512中，图片中的红色数字为匹配偏差，在扫描时系统自动计算以供参考，一般偏差值小于005时表示匹配效果良好，可以扫描。在显示工具栏页面设置可用点和无效点颜色为绿色和红色，在扫描时通过视频输出窗口观察，如图512，绿色十字标注的点为可用点，即与上一副点云的可匹配点，不可匹配的点显示为红色，当可用点超过3个点时才可与上一副点云自动匹配，否则扫描时会提示图513，此时需要移动被测物体，使可用点满足条件后再次扫描。图512扫描时标志点识别显示图513可用点不足提示部分扫描功能软件在扫描时默认扫描视频输出区的所有图像，如果只需要扫描部分图像，在左图像输出区点击鼠标左键，选择“框选类型”，可选“矩形”或者“任意形状”，选择矩形时，按住键盘“CTRL”键的同时按下鼠标左键在图像输出区框选即可选择矩形扫描区域，选择任意形状时，按住键盘“CTRL”键的同时在图像输出区根据扫描区域连续单击鼠标左键绘制成扫描形状。此时进行扫描只扫描框选的部分。需要删除或修改框选区域时，在选框内点击鼠标右键可进行“编辑”、“清除”和反选操作。一般只需要在左图像区域进行框选，左右图像都框选时，图像会扫描选框内的重叠区域。（A）矩形选框（B）任意形状选框图514部分扫描框选效果524点云编辑在导航区内显示已获得的点信息。“大小”表示单幅点云获得的点的个数，下图中单幅点云获得20万左右的三维点，“结果”表示单幅点云检测到的标志点个数。在导航栏内可以对扫描得到的数据进行编辑，选择某一测量幅面，单击小锁图标由开变为闭合时，三维显示区内改幅点云隐藏，前面的方框图标被勾选时表示该幅点云被选中，此时单击鼠标右键可对选中的点云进行删除，隐藏，导出等编辑操作，点云的“释放”和“加载”功能表示是否在内存中存储，释放之后点云数据不在内存中存储，减少内存压力，但是点云无法显示，若要回复再次选择加载即可图515点云编辑对于已经获得的点云，可以在“显示”菜单页面进行编辑，对三维显示区内扫描得到的标志点，ID，点云等进行选择是否显示，图标选中时表示显示，未选中表示隐藏，也可以对点的颜色进行编辑。525测量点云的浏览测量获得的点云连同坐标系会在软件的三维显示区中显示，可以在菜单中的“显示”工具栏对三维视图进行选择，操作模式图标对点云进行缩放，旋转，平移操作。鼠标左键选中某个图标后，在显示区鼠标左键即执行某种功能。在三维显示区点击鼠标右键也可对点云进行相关编辑操作。对于扫描得到的无用点可采用套索工具，被选中的点云变成红色，再点击删除图标进行删除；选中之后也可点击鼠标右键进行取消或者反选操作。EQUATIONCHAPTERNEXTSECTION16后处理61点云优化与融合点云融合是将扫描得到的多幅点云拼接成一副完整的点云，并将重叠的点云进行删除。有两幅以上的点云时可进行该操作。进行融合之前，一般先将多幅点云进行优化，优化是通过一定的算法将有重叠区域的多幅点云进行校正对准，以提高拼接精度。优化过程只是进行点云位置细微变动，肉眼一般无法识别出效果。优化和融合过程根据数据大小需要占用几分钟时间，此时可在界面下方状态栏查看处理进度。直接在软件工具栏点击“优化”，“融合”按钮即可操作。对于第五章的扫描实例进行先优化后融合的操作