3D打印技術(shù)與逆向工程實(shí)例教程 第2版 課件 項(xiàng)目四 典型三維掃描儀的使用

3D打印技術(shù)與逆向工程實(shí)例教程項(xiàng)目四典型三維掃描儀的使用項(xiàng)目四典型三維掃描儀的使用任務(wù)4-13DSS系列三維掃描儀的使用

任務(wù)4-2用桌面掃描儀掃描恐龍模型及打印任務(wù)4-3用桌面掃描儀掃描茶壺模型任務(wù)4-4用桌面掃描儀掃描人臉模型及打印目錄任務(wù)4-13DSS系列三維掃描儀的使用【任務(wù)導(dǎo)入】通過(guò)3DSS系列三維激光掃描儀的使用，學(xué)習(xí)掃描的流程?！救蝿?wù)描述】通過(guò)3DSS系列三維激光掃描儀的使用，學(xué)習(xí)掃描的流程?！局R(shí)目標(biāo)】1．逆向設(shè)計(jì)定義及組成。2．工業(yè)型三維掃描儀?！炯寄苣繕?biāo)】1．了解逆向設(shè)計(jì)的應(yīng)用及組成，逆向設(shè)計(jì)流程。2．會(huì)使用3DSS系列三維激光掃描儀。逆向工程簡(jiǎn)介圖4-1三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)

圖4-2手持式激光掃描儀圖4-2手持式激光掃描儀任務(wù)4-13DSS系列三維掃描儀的使用圖4-6

快速曲面造型的流程圖4-6快速曲面造型的流程任務(wù)4-13DSS系列三維掃描儀的使用3DSS系統(tǒng)介紹3DSS系統(tǒng)包含掃描硬件和掃描軟件。硬件包括電腦、攝像頭、數(shù)字光柵發(fā)生器、三腳架；掃描軟件的操作系統(tǒng)是win2000/XP，軟件對(duì)攝像頭和光柵發(fā)生器進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和控制，對(duì)采集的圖象進(jìn)行軟件處理，生成三維點(diǎn)云，并能進(jìn)行三維顯示，輸出各種格式（asc,wrl,igs,stl等）的點(diǎn)云文件，可用Surfacer、Geomagic等軟件進(jìn)行進(jìn)一步處理。掃描儀外形及各部分名稱如圖4-7和圖4-8所示。圖4-73DSS掃描頭前視圖圖4-8掃描儀后視圖任務(wù)4-13DSS系列三維掃描儀的使用3DSS掃描儀操作任務(wù)4-13DSS系列三維掃描儀的使用3DSS掃描儀操作任務(wù)4-13DSS系列三維掃描儀的使用3DSS掃描儀操作任務(wù)4-13DSS系列三維掃描儀的使用掃描頭標(biāo)定任務(wù)4-13DSS系列三維掃描儀的使用掃描前置處理掃描范圍參考點(diǎn)直徑200X150mm3mm400X300mm5mm800X600mm8mm表4-1不同掃描范圍下的參考點(diǎn)大小圖4-20借助于參考板的多視角掃描任務(wù)4-13DSS系列三維掃描儀的使用單視掃描步驟啟動(dòng)掃描軟件激活攝像功能建立一個(gè)新掃描項(xiàng)目檢查掃描參數(shù)打開(kāi)投影燈調(diào)整三腳架或物體觀察采集的圖象亮度是否合適定義掃描區(qū)域開(kāi)始掃描觀察點(diǎn)云質(zhì)量輸出點(diǎn)云注意：每次掃描后要保存掃描點(diǎn)云參考點(diǎn)的兩個(gè)概念參考點(diǎn)管理參考點(diǎn)的顯示參考點(diǎn)管理區(qū)內(nèi)顯示的內(nèi)容是當(dāng)前視和參考視掃描得到的參考點(diǎn)信息，其余視中的參考點(diǎn)不會(huì)在窗口內(nèi)顯示出來(lái)參考點(diǎn)掃描出來(lái)后，在尚未做匹配之前，與點(diǎn)云一起顯示在點(diǎn)云顯示窗口中，并且此時(shí)只有當(dāng)前視被顯示出來(lái)。在列表中被選中的參考點(diǎn)以蘭色小球顯示，其余以黃色小球顯示，小球直徑是與真實(shí)直徑對(duì)應(yīng)的，每一個(gè)參考點(diǎn)都可被刪除或恢復(fù)。通常只刪除明顯錯(cuò)誤或誤差偏大的參考點(diǎn)。匹配成功之后，按參考點(diǎn)列表窗口上的OK按鈕后，參考點(diǎn)顯示成紅色小球。任務(wù)4-13DSS系列三維掃描儀的使用多視掃描步驟啟動(dòng)掃描軟件激活攝像功能建立一個(gè)新掃描項(xiàng)目設(shè)置掃描參數(shù)開(kāi)投影燈，對(duì)準(zhǔn)待掃描區(qū)域，觀察視頻區(qū)，調(diào)整三腳架物體，物體到掃描頭的距離近似于設(shè)定掃描距離觀察采集的圖象亮度是否合適，不合適則調(diào)整相應(yīng)的增益參數(shù)定義掃描區(qū)域掃描第一幅點(diǎn)云，按“測(cè)量”或圖標(biāo)，軟件自動(dòng)地先掃描參考點(diǎn)，再進(jìn)行點(diǎn)云掃描。按圖標(biāo)

把當(dāng)前視加1。中間不能有未經(jīng)成功匹配的視。定義掃描區(qū)域進(jìn)行參考點(diǎn)和點(diǎn)云掃描觀察掃描結(jié)果按“匹配”按鈕，進(jìn)行匹配掃描下一個(gè)區(qū)域，直到所有區(qū)域掃描完畢輸出點(diǎn)云：用“輸出所有點(diǎn)云”可輸出所有視的掃描結(jié)果任務(wù)4-13DSS系列三維掃描儀的使用自動(dòng)拼接注意：只有匹配成功后才能繼續(xù)下面的掃描，若匹配不成功，要找到問(wèn)題所在。要注意經(jīng)常保存掃描的結(jié)果，防止意外發(fā)生。掃描新的區(qū)域時(shí)，要與已掃描過(guò)的某一幅至少有三個(gè)以上的重合參考點(diǎn)掃描新點(diǎn)云時(shí)，要按

圖標(biāo)增加序號(hào)。每次只能增加1；若沒(méi)有增加就掃描，則會(huì)覆蓋掉剛剛掃描的結(jié)果任務(wù)4-13DSS系列三維掃描儀的使用點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理流程掃描及處理的原則1）投影光線應(yīng)基本垂直于要掃描的部分。也就是說(shuō)，與投影光垂直部分的點(diǎn)云是最準(zhǔn)確的，在點(diǎn)云編輯過(guò)程中應(yīng)盡量保留。2）每次掃描的作用要明確，以利于點(diǎn)云編輯時(shí)有目的的取舍。3）遵循先拼后裁剪再合并，最后均勻采樣的步驟。4）點(diǎn)云合并前應(yīng)把文件保存，合并后再保存成另外一個(gè)文件。點(diǎn)云編輯與合并輸出根據(jù)用戶要求輸出不同的文件格式：1）二進(jìn)制STL文件，SaveAs->BinarySTL2）igs點(diǎn)云，選擇點(diǎn)云，SaveAs->igs.對(duì)齊坐標(biāo)系1)在點(diǎn)云中選擇某些基準(zhǔn)上的點(diǎn)云，建立基準(zhǔn)點(diǎn)線面；2)基準(zhǔn)點(diǎn)線面與全局坐標(biāo)系對(duì)齊，用“工具->對(duì)齊到全局”（tools->Alignment->toWorld）。3)手動(dòng)微調(diào)點(diǎn)云坐標(biāo)，用“工具->移動(dòng)->精確位置”（tools->Move->ExactPosition）。任務(wù)4-13DSS系列三維掃描儀的使用點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理流程之點(diǎn)云編輯與合并1）分別調(diào)入每幅點(diǎn)云，進(jìn)行去雜點(diǎn)和去除不好區(qū)域的點(diǎn)云操作，并在工具菜單里修改單位為millimeters可分別保存成mi.wrp文件。2）點(diǎn)云對(duì)齊（注冊(cè)），可以兩兩注冊(cè)。手動(dòng)注冊(cè)時(shí)，先用n點(diǎn)法初拼。用掃描軟件的自動(dòng)拼接功能時(shí)，通常不要手動(dòng)注冊(cè)了，除開(kāi)事后補(bǔ)掃某些區(qū)域。再用去全局注冊(cè)（globalregister）進(jìn)行精確調(diào)整?？砂涯硯讐K點(diǎn)云固定位置，用pin（釘?。┎僮鞴潭ㄗ?。3）全局注冊(cè)后（globalregister），要依據(jù)粘貼的參考點(diǎn)的點(diǎn)云，檢查點(diǎn)云是否發(fā)生錯(cuò)位現(xiàn)象。如有錯(cuò)位，則要重新處理點(diǎn)云。錯(cuò)位通常發(fā)生在平面或柱面區(qū)域。4）對(duì)mi(i=0，1,2,3…n)選擇菜單里選取最佳數(shù)據(jù)5）用點(diǎn)菜單里的修剪命令(從對(duì)象中刪除已選點(diǎn)之外的所有點(diǎn))，然后用聯(lián)合點(diǎn)對(duì)象的命令將分塊點(diǎn)云合并為一個(gè)6）用統(tǒng)一采樣（points->uniformsample）進(jìn)行均勻采樣，點(diǎn)距應(yīng)比希望的最小點(diǎn)距略小，采用標(biāo)準(zhǔn)型，1X1時(shí)可選0.3mm，2X2時(shí)可選0.6mm。7)如果點(diǎn)云關(guān)鍵部分有空洞應(yīng)該補(bǔ)掃。8)用選擇體外孤點(diǎn)（edit編輯->select選擇->outliers體外孤點(diǎn)）選擇并刪除跳點(diǎn)，可反復(fù)進(jìn)行兩到三次。9)用封裝（wrap）進(jìn)行三角化，一般情況下,噪音的降低（noisereduce）參數(shù)可選medium（中等）。對(duì)于某些要求銳邊的場(chǎng)合，可選none，但選none時(shí)，三角化結(jié)果會(huì)較粗糙，此時(shí)可用polygon多邊形->reducespikes（刪除釘狀物）進(jìn)行去毛刺。某些部位點(diǎn)云重合得不太好時(shí)，也會(huì)比較毛糙，同樣可用“多邊形->刪除釘狀物”（polygon->reducespikes）加以改善。10)如有必要，進(jìn)行補(bǔ)孔操作。補(bǔ)孔時(shí)，遵循先刪空邊界再補(bǔ)的順序。11)如有必要，可對(duì)銳邊做銳化操作12)如有必要可用decimatepolygons（簡(jiǎn)化多邊形）減少三角形數(shù)量，把高級(jí)選項(xiàng)打開(kāi)，選擇曲率優(yōu)先。任務(wù)4-13DSS系列三維掃描儀的使用任務(wù)4-2用桌面掃描儀掃描恐龍模型及打印【任務(wù)導(dǎo)入】手持式或者桌面掃描儀如何使用呢？對(duì)于復(fù)制零件如何掃描？【任務(wù)描述】通過(guò)使用喵喵T-1型桌面式掃描儀掃描恐龍模型來(lái)學(xué)習(xí)產(chǎn)品掃描流程。【知識(shí)目標(biāo)】桌面三維掃描儀。【技能目標(biāo)】會(huì)使用喵喵T-1型桌面式掃描儀轉(zhuǎn)臺(tái)掃描恐龍模型。一、喵喵T-1型桌面式掃描儀圖4-24不適合直接掃描物體圖4-25需要噴反差增強(qiáng)劑的物體任務(wù)4-2用桌面掃描儀掃描恐龍模型及打印快速操作示意流程注意：將掃描儀放置在定位架限位卡槽一端，轉(zhuǎn)臺(tái)放置在圓孔一端，兩者對(duì)正對(duì)齊任務(wù)4-2用桌面掃描儀掃描恐龍模型及打印掃描儀標(biāo)定過(guò)程1．打開(kāi)的軟件界面如圖所示，點(diǎn)擊【標(biāo)定】4.將標(biāo)定板如圖所示居中放置3.將標(biāo)定板支架插入68°處，并保持處于原位2．將標(biāo)定板支架68°和75°之間的兩個(gè)槽位跟轉(zhuǎn)臺(tái)中間的小圓點(diǎn)對(duì)齊一線放置5.先閱讀一遍注意事項(xiàng)如圖4-34所示，然后按右上角示意圖擺放標(biāo)定板，注意中心大圓點(diǎn)的方向確保無(wú)誤后，點(diǎn)擊【開(kāi)始標(biāo)定】。a)標(biāo)定板沒(méi)有支在凹槽的前沿b)標(biāo)定板沒(méi)有居中對(duì)齊錯(cuò)誤放置任務(wù)4-2用桌面掃描儀掃描恐龍模型及打印標(biāo)定三次及成功標(biāo)志表面已完成一次采集，點(diǎn)擊【確定】進(jìn)行下一組采集按右上角示意圖，調(diào)整標(biāo)定板角度，如圖4-36，然后點(diǎn)擊【開(kāi)始標(biāo)定】完成第二次采集，點(diǎn)擊【確定】進(jìn)行下一組采集按右上角示意圖，調(diào)整標(biāo)定板角度，然后點(diǎn)擊【開(kāi)始標(biāo)定】跳出如圖提示，說(shuō)明標(biāo)定完成任務(wù)4-2用桌面掃描儀掃描恐龍模型及打印

標(biāo)定錯(cuò)誤示例f)圖4-40標(biāo)定錯(cuò)誤a）掃描儀左右位置不對(duì)b）掃描儀上下位置不對(duì)c)掃描儀太近d)掃描儀太遠(yuǎn)e)曝光度設(shè)置不對(duì)，標(biāo)定板顯示太暗f)曝光度設(shè)置不對(duì)，標(biāo)定板顯示太亮a）掃描儀左右位置不對(duì)b）掃描儀上下位置不對(duì)c)掃描儀太近d)掃描儀太遠(yuǎn)任務(wù)4-2用桌面掃描儀掃描恐龍模型及打印標(biāo)定錯(cuò)誤示例e)曝光度設(shè)置不對(duì)，標(biāo)定板顯示太暗任務(wù)4-2用桌面掃描儀掃描恐龍模型及打印標(biāo)定錯(cuò)誤示例f)曝光度設(shè)置不對(duì)，標(biāo)定板顯示太亮任務(wù)4-2用桌面掃描儀掃描恐龍模型及打印喵喵T-1型桌面式掃描儀掃描儀軟件操作界面圖4-41操作軟件界面表4-3工具欄按鈕簡(jiǎn)介任務(wù)4-2用桌面掃描儀掃描恐龍模型及打印喵喵T-1型掃描恐龍模型過(guò)程步驟（一）注意：轉(zhuǎn)臺(tái)掃描時(shí)，將物體以常規(guī)姿態(tài)擺放，若進(jìn)行第二次補(bǔ)充掃描，則盡量改變物體擺放姿態(tài)，讓未掃描到的區(qū)域能夠被掃描到。3．預(yù)覽掃描過(guò)程，設(shè)備開(kāi)始自動(dòng)掃描，可以通過(guò)軟件預(yù)覽掃描過(guò)程，如圖4-44所示4．補(bǔ)充掃描，出現(xiàn)如圖4-45提示時(shí)，表明已經(jīng)完成一次掃描，此時(shí)可以調(diào)整轉(zhuǎn)臺(tái)上的物體擺放方式，點(diǎn)擊【確定】，再點(diǎn)擊第一個(gè)按鈕，開(kāi)始補(bǔ)充掃描。完成補(bǔ)充掃描后，兩次數(shù)據(jù)將會(huì)自動(dòng)擬合。如果數(shù)據(jù)已經(jīng)完整，則點(diǎn)擊【取消】，如果數(shù)據(jù)還有部分缺失，則繼續(xù)掃描如圖4-47所示1．常規(guī)選擇點(diǎn)擊如圖的【轉(zhuǎn)臺(tái)掃描】。2．掃描前設(shè)置：根據(jù)需要選擇細(xì)節(jié)，一般默認(rèn)【高】細(xì)節(jié)選擇彩色掃描時(shí)，顏色選擇【是】，點(diǎn)擊【顏色校準(zhǔn)顏色校準(zhǔn)完后點(diǎn)擊【開(kāi)始掃描】。圖4-47繼續(xù)掃描詢問(wèn)任務(wù)4-2用桌面掃描儀掃描恐龍模型及打印喵喵T-1型掃描恐龍模型過(guò)程步驟（二）5．封裝數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊【生成網(wǎng)格】按鈕，軟件將自動(dòng)封裝數(shù)據(jù)6．補(bǔ)洞處理，網(wǎng)格化完成后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)洞處理。7．補(bǔ)洞方式選擇，根據(jù)殘缺的部分選擇補(bǔ)洞方式，殘缺處為曲面則選擇【曲面】，若封閉一個(gè)平面則選擇【平面】8．模型顏色顯示。點(diǎn)擊【改變顏色】，可以關(guān)閉顏色直接查看模型9．關(guān)閉顏色，如圖所示，就是關(guān)閉模型顏色的狀態(tài)任務(wù)4-2用桌面掃描儀掃描恐龍模型及打印喵喵T-1型掃描恐龍模型過(guò)程步驟（三）10．網(wǎng)格化數(shù)據(jù)處理，點(diǎn)擊【網(wǎng)格優(yōu)化】，對(duì)數(shù)據(jù)再次進(jìn)行處理11.網(wǎng)格優(yōu)化方式選擇，可根據(jù)實(shí)際需求選擇網(wǎng)格優(yōu)化方式，這里選擇【中】，【低】表示此操作后物體表面略平滑，【中】表示此操作后物體表面略粗糙12．保存文件，數(shù)據(jù)完成處理后，點(diǎn)擊【保存】按鈕13．導(dǎo)出網(wǎng)格文件，按需要，選擇導(dǎo)出相應(yīng)數(shù)據(jù)，一般選擇【導(dǎo)出網(wǎng)格】如圖4-56所示。選擇保存位置，進(jìn)行文件命名，選擇保存格式，最后點(diǎn)擊【保存】模型文件。如圖4-57所示。注：stl格式無(wú)顏色，網(wǎng)格格式下的ply帶有顏色信息。14．導(dǎo)出打印15.打印任務(wù)4-2用桌面掃描儀掃描恐龍模型及打印任務(wù)4-3用桌面掃描儀掃描茶壺模型

【任務(wù)導(dǎo)入】茶壺類模型如何掃描？【任務(wù)描述】通過(guò)使用喵喵T-1型桌面式掃描儀掃描茶壺模型來(lái)學(xué)習(xí)產(chǎn)品標(biāo)記點(diǎn)掃描流程。【知識(shí)目標(biāo)】桌面三維掃描儀標(biāo)記點(diǎn)拼接掃描?！炯寄苣繕?biāo)】會(huì)使用喵喵T-1型桌面式掃描儀標(biāo)記點(diǎn)拼接掃描茶壺模型?！救蝿?wù)實(shí)施】茶壺屬于對(duì)稱的物體，可選擇轉(zhuǎn)臺(tái)掃描的【標(biāo)記點(diǎn)】的拼接模式，在茶壺上貼3個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，標(biāo)記點(diǎn)粘貼方式為不等腰的直角三角形，確保在每個(gè)角度的掃描過(guò)程中3個(gè)標(biāo)記點(diǎn)都能被掃描到。喵喵T-1型桌面式掃描儀用轉(zhuǎn)臺(tái)標(biāo)記點(diǎn)拼接掃描茶壺的過(guò)程1.掃描儀標(biāo)定后，茶壺放在轉(zhuǎn)臺(tái)上，為軟件掃描拼接方式選擇的界面，選擇后，點(diǎn)擊開(kāi)始掃描。2．開(kāi)始掃描后，顯示的自動(dòng)掃描預(yù)覽界3．完成一次掃描，此時(shí)可以調(diào)整轉(zhuǎn)臺(tái)上的物體擺放方式，保證調(diào)整過(guò)后的物體表面的3個(gè)標(biāo)記點(diǎn)能被掃描到，點(diǎn)擊【確定】，再點(diǎn)擊第一個(gè)開(kāi)始掃描按鈕，開(kāi)始補(bǔ)充掃描。4．第二次掃描可在軟件界面預(yù)覽第二次掃描的過(guò)程5．自動(dòng)拼接，兩次掃描結(jié)束后，數(shù)據(jù)自動(dòng)拼接擬合6．完成補(bǔ)充掃描后，點(diǎn)擊【取消】7．點(diǎn)擊【生成網(wǎng)格】按鈕，軟件將自動(dòng)封裝數(shù)據(jù)，補(bǔ)洞、網(wǎng)格化處理，保存文件，導(dǎo)出網(wǎng)格文件，輸出到切片軟件，打印其余操作步驟省略同任務(wù)4-2任務(wù)4-3用桌面掃描儀掃描茶壺模型任務(wù)4-4用桌面掃描儀掃描人臉模型及打印

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