实验二单目扫描仪实验实验二单目扫描仪实验

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《快速成型技术与应用》实验二

单目三维扫描仪

转盘扫描实验一、实训目的1.熟悉三维天下扫描仪结构及操作方法2.掌握利用转盘拼接扫描方法二、实训仪器1.三维天下单目扫描仪、转盘、显像剂、标志点、橡皮泥、支架、棉签、口罩、手套等。2.扫描产品：彩虹灯、小鱼、电话等。三、实训内容主要针对窄过渡面产品的3D扫描。

窄过渡面产品特点：不容易平稳放置，过渡面比较窄，没办法在过渡面贴上不在同一条直线上的至少四个点，转动工件就没办法拼接整个产品。扫描方法：

这种工件可通过黑色橡皮泥或者黑色支架将扫描样品短时间粘贴在转盘上，并将标志点贴在转盘上，通过旋转转盘进行多幅扫描。待正面数据都已扫描完整时，采用转盘的反面进行放置扫描件，并将扫描件翻转，在扫描件翻转前后要在工件合适位置处贴有公共标志点，否则无法过渡，翻转成功后，即可继续扫描。将扫描工件直接放置在黑色转盘上，通过手动转动扫描工件进行多幅扫描。只要不同幅面的扫描时有公共的标志点，就能顺利拼接。

1.

先临三维双目三维扫描仪介绍

Shining3D-Scanner系列三维扫描仪，采用光栅扫描技术，标志点全自动拼接，具有高效率、高精度、高寿命、高解析度等优点，适用于复杂自由曲面的逆向建模，主要应用于产品研发设计（RD）、逆向工程（RE）及三维检测（CAV），是产品开发、品质检测的必备工具。

硬件系统结构

扫描头介绍

避免扫描系统发生碰撞，造成不必要的硬件系统损坏或影响扫描数据质量。禁止碰触相机镜头和光栅投射器镜头。扫描头扶手仅在用于云台对扫描头做上下、水平、左右调整时使用。严禁在搬运扫描头时使用此扶手。

云台及三脚架

云台调整云台旋钮可使扫描头进行上下左右水平转向三脚架调整三脚架旋钮可对扫描头高低进行调整。云台及三脚架在角度﹑高低调整结束后，一定要将各方向的螺钉锁紧，否则可能会由于固定不紧造成扫描头内部器件发生碰撞，导致硬件系统损坏；也可能在扫描过程中硬件系统晃动，对扫描结果产生影响。

软件系统介绍

双击该图标即可启动运行三维扫描系统。扫描系统运行后，首先显示如图所示界面。标题栏：扫描系统名称菜单栏：包括所有的操作选项工具栏：提供了操作的快捷方式

扫描模式分为手动扫描、拼接扫描、转台扫描、框架点扫描。不需要拼合的使用手动扫描，需要拼接的使用拼接扫描或框架点扫描。(1)拼接扫描对一些较大的物体一次不能扫描完全部数据，可通过贴标志点，利用拼合扫描方式完成。(2)手动扫描对一些物体的扫描，只要扫描一面就能得到所需的数据，此时需要使用非拼合扫描操作。(3)框架点扫描扫描一些大物体时，由于积累误差使最后的测量误差偏大，为了控制整体误差，扫描大物体时先进行框架点扫描再进行拼合扫描。（4）转台扫描需要配置自动转台

工具栏功能详解

2.扫描系统标定

相机参数标定是整个扫描系统精度的基础，因此扫描系统在安装完成后，第一次扫描前必须进行标定。另外，在以下几种情况下也要进行标定：(1)对扫描系统进行远途运输(2)对硬件进行调整(3)硬件发生碰撞或者严重震动(4)设备长时间不使用注意事项：

标定的每步都要将标定板上至少88个标志点(如图)被提取出来才能继续下一步标定。

如果最后计算得到的误差结果太大标定精度不符合要求时，则需重新标定，否则会导致得到无效的扫描精度与点云质量。最终标定成功图：

3.扫描案例要求

(1)点云完整(2)杂点、噪音点尽量少(3)点云分布尽量规整平滑(4)保留其原始特征4.扫描的整个流程数据采集喷粉观察发现该修剪器表面为镜面漆材质，需要喷涂一层显像剂扫描，扫描出的点云效果较好，所以我们选择喷薄薄一层显像剂。粘贴标志点因要求为扫描整体点云，所以需要粘贴标志点，以进行拼接扫描。制定扫描策略观察发现该工件为对称且中间存在一个大面积的过度面，所以扫描一面之后通过过度面上的标志定拼接扫描另一面数据，使用转盘辅助扫描能够节省扫描时间。开始扫描由实物得到三维数据点数据1234

5.扫描前期准备工作

(1)喷粉：观察发现该修剪器表面为镜面漆材质，需要喷涂一层显像剂扫描，扫描出的点云效果较好，所以我们选择喷薄薄一层显像剂。注意事项：喷粉距离约为30cm左右，尽可能薄且均匀。如图所示：(2)粘贴标志点：因要求为扫描整体点云，所以需要粘贴标志点，以进行拼接扫描。标志点粘贴注意事项：

标志点尽量粘贴在平面区域或者曲率较小的曲面，且距离工件边界较远一些；

标志点不要粘贴在一条直线上，且不要粘贴对称；

公共标志点至少为4个，但因扫描角度等原因，一般建议5-7个为宜；标志点应使相机在尽可能多的角度可以同时看到；如下图所示标志点的粘贴较为合理，当然还有其他粘贴方式方法。(3)制定扫描策略开始扫描：观察发现该工件为对称且中间存在一个大面积的过渡面，所以扫描一面之后通过过渡面上的标志点定拼接扫描另一面数据。

6.扫描

步骤一：新建工程，给工程起个名字例如“xiujianqi”，将毛球修剪器放置转盘上，确定转盘和修剪器在十字中间，尝试旋转转盘一周，在软件最右侧实时显示区域检查，以保证能够扫描到整体；观察软件右侧实时显示区域，修剪器在该区域的亮度，软件中可以设置相机曝光值，调整到适当数值；并且检查扫描仪到被扫描物体的距离，此距离可以依据软件右侧实时显示区域的白色十字与黑色十字重合确定，当重合时的距离约为600mm，600mm的高度点云提取质量最好。所有参数调整好即可点击“扫描操作”，开始第一步扫描，如图所示：

步骤二：转动转盘一定角度，必须保证与上一步扫描有公共重合部分，这里说的重合是指标志点重合，即上一步和该步同时能够看到该四个标志点（该单目设备为三点拼接，但是建议使用四点拼接）。

步骤三：同第二步类似，向同一方向继续旋转一定角度，扫描。

步骤四：同第二步类似，向同一方向继续旋转一定角度，扫描。

步骤五：同第二步类似，向同一方向继续旋转一定角度，扫描。

步骤六：前面五步已经把修剪器的一面数据扫描完成，下面将修剪器从转盘上取下，利用过渡面上的标志点拼接过渡面，翻过来扫描另一面，开始扫描另一面数据。

步骤七至十步：利用翻过来这个面上的六个标志定进行拼接扫描，同前五步相似，每扫描一次，将工件旋转一定角度，目的都是将这一次数据扫描完整。到此为止，我们的扫描工作完成。在软件中选择“模型导出”，将扫描数据另存为.asc或者.txt格式文件即可。后续我们使用GeomagicWrap点云处理软件进行点云处理。注：扫描步骤的多少根据扫描经验及扫描时物体摆放角度而定，如果经验丰富或是摆放合适，能够减少扫描步骤，即减少扫描数据的大小。在扫描完整的原则上尽量减少不必要的扫描步骤，减少累计误差的产生。1.在非接触光学扫描时，首先要做好扫描件的预处理。为了达到更好的扫描效果，任何发亮的、黑色的、透明的或反光的（镜子、金属面）都应该喷涂白色粉末。2.为了能实现手工注册拼合或扫描过程中自动拼合，在物体表面合理粘贴标记点。3.其次要做好扫描规