三维扫描技术三D世界的逆向工程详述样本

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3D扫描属于逆向工程(ReverseEngineering)的一种,经过扫描产品实物的3D外形来获取原本不公开的数字化设计3D模型。因此这可能会涉及到版权问题,比如厂商经过3D扫描逆向取得产品的设计图纸后生产,以获取商业利益。3D扫描技术可广泛应用于考古、汽车制造、工业检验、医疗等行业,以提高生产效率。三维扫描仪的发展历程1.

第一代三维扫描仪:点测量点测量三维扫描仪经过每一次的测量点来获得物体的表面特征。精度高,但速度慢,一般见于物体表面的误差检测。代表系统有:固定式三坐标测量机、便携式关节臂测量机、点激光测量仪。便携式关节臂测量机2.

第二代三维扫描仪:线扫描经过一段激光线照射到物体表面,再经过传感器获取物体表面的三维信息。手持式激光扫描仪非常便携,若采用普通的激光线则精度较低,可是成本低,能够以很低的成原来搭建多条激光线组对3D物体实现全方位的扫描。代表系统:台式三维激光扫描仪、手持式三维激光扫描仪。手持式三维激光扫描仪3.

第三代三维扫描仪:面扫描经过一组光栅的位移,再经过传感器来获取物体表面的数据信息。面扫描一般采用投影仪(如高压汞灯的灯泡光源UHP)发出的白光来扫描。相比于线扫描,面扫描速度更快、精度更高。对于大型物体的测量,结构光要借助于摄影测量系统(如分段测量)来完成,扫描范围可到10m,两天时间就能够完成整车的内外表面扫描。缺点是适合表面起伏不大、较为平坦的物体,对于表面凹凸不平的物体,扫描难度较高。在扫描过程中,每次扫描得到物体一个侧面的形状,然后将物体转动一个角度后再扫描新的侧面,直到得到物体360°各个方位的形状。每两次扫描之间要保证有重叠的部分,以便于将两个侧面拼接起来。为了便于拼接,有时需要在物体上随机贴上标记点(Marker)。代表系统:”拍照式”(光栅)结构光三维扫描仪、三维摄影测量系统。另外杭州先临三维也研发出了能够实现面扫描的手持式三维激光扫描仪。4.

新式扫描仪:红外激光扫描仪前面讲的扫描仪虽然精度高,但有一些共同的缺点,比如高强度的激光对人的眼睛有伤害;高强度结构白光虽然对人眼无害,但也非常刺眼。而红外激光扫描仪结合了激光和结构光的优点,对人眼无害且速度更快。红外激光扫描仪主要分为两类。1.基于飞行时间(ToF)原理飞行时间(TimeofFlight,ToF)即计算光线飞行的时间,首先让装置发出脉冲光,同时在发射处接收目标物的反射光。感光芯片需要飞秒级(1飞秒只有1s的一千万亿分之一)的快门来测量光的飞行时间。2.基于结构光编码原理”结构光”是指一些具有特定模式的光,其模式图案能够是点、线、面等。其原理是将结构光投射至物体表面,再使用摄像机接收物体表面反射的结构光图案。由于接收到的图案会因物体的立体形状而发生变形,因此可经过该图案的所处位置和变形程度来计算物体表面的空间信息。代表性产品有微软的MicrosoftKinect。MicrosoftKinectKinect是微软对Xbox360体感周边外设正式发布的名字。Kinect将人机自然交互带入全新领域,无论是游戏或应用,都能够经过身体姿态来控制。3D打印技术出现后,人们发现Kinect能够作为3D扫描仪,而且还可实现实时、动态的扫描。Kinect发射的光是近红外激光,且符合IEC60825-1标准中的一级(Class