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1、三维扫描技术及产品应用交流 张乐奎 邮箱：lk_ 手机：15921910564 电话：021-68790958,交流内容： 三维激光扫描仪的建模技术与应用 激光三维扫描仪 结构光三维扫描仪 部分应用案例,快速成型流程图,三维扫描采集数据,数据处理（自由建模）,快速成型系统制作原型件,验证，真空浇注小批量生产,逆向工程模块,逆向工程模块会用到的设备及软件,数据采集设备：三维扫描仪、测量臂、三坐标等 数据处理软件：逆向工程软件、逆向检测软件等 数据二次设计系统：Freeform自由建模系统、UG、Pro/E等,数据采集设备暨三维扫描技术的一般说明,所谓三维 三维技术的主要应用领域 三维数据的表现方
2、式 三维数据的获取方法 各方法的特点比较,数据采集设备暨三维扫描技术的一般说明,所谓三维 我们生活的空间是三维世界 在几何上，我们用XYZ值来表示三维空间的一个点 我们用两个点表示一条直线 我们用三个点表示一个平面 -点线面构成了地球上的所有基本形状,所以，三维数据 采集设备利用的就是这种最基本的道理，利用三角测量法来获得空间点的坐标位置。,数据采集设备暨三维扫描技术的一般说明,三维技术的主要应用领域,工业建模与测量 Industry Modeling and Mersuring 2. 工业产品质量检测与监测 Qulity Inspection 3. 虚拟现实与仿真模拟 VR and Simu
3、lation 4. 数字化工程 Digital Project 例：数字北京/奥运/博物馆/ 校园，标本制作，文物保护 5. 医疗美容整形 6. 建筑设计与环境设计 7. 土木工程 8. 公安与军事,三维数据的表现方式 1. 黑白点 Points without color 2. 彩色点 Points with color 3. 黑白小三角平面 Flat without color 4. 彩色小三角平面 Flat with color 5. 黑白渲染 Smooth without color 6. 彩色渲染 Smooth with color 7. 黑白线段 Wireline without
4、color 8. 彩色线段 Wireline with color,数据采集设备暨三维扫描技术的一般说明,一般性的应用流程 例子：生物工程制造领域内的应用方法 1. 扫描某个物体(骨头),或某个部位(耳朵) 2. 快速建立该三维模型(拼接,合成等) 3. 转换成STL格式或其他格式 4. 利用快速成型设备制造 5. 提供研究人员使用 6. 将三维数据显示在三维屏幕上 虚拟手术方案 例如: 日本的癌症中心,数据采集设备介绍,激光三维扫描仪部分,1.日本柯尼卡美能达系列三维激光扫描仪 2.加拿大CREAFORM手持式三维激光扫描仪 3.加拿大NDI手持式三维激光扫描仪,何谓 非接触式三维扫描仪？,
5、1 .照到被测体的 测定光,2.由另一个视点的镜头接受反射光,3.迅速传输到高密度三维空间坐标值,通俗的说：非接触式三维扫描仪相对于传统的三坐标等测量设备而言的， 它通过光学上的反射，利用科学的计算方法获取物体表面的空间坐标值。,Konica Minolta三维扫描仪总览,Vivid9i,Vivid910,Range 7 Range 5,三维扫描仪 逆向工程的首选系统,柯尼卡美能达 三维扫描仪 RANGE7 / RANGE5,柯尼卡美能达 三维扫描仪 -解读,1.适合扫描复杂曲面 2.可以无需喷涂就能扫描黑色物体及表面反光物体 3.无需贴点 4.扫描速度快，校准简便 5.扫描范围大，配合照相系
6、统可以扫描整车 6.COMS镜头，可以处理大容量数据。 7.点云数据，24位真彩色。 8.适用于逆向及检测，工业方面应用较多。,人体計測,文物/医疗/工业,（）VIVID700 簡単高速,（） VIVID300,（） VIVID900,（） VIVID910 精度提高,柯尼卡美能达三维扫描仪发展史,完美适合工业应用,（）VIVID i 精度提高 可靠性提高,3D-CAD的普及和需求的増大,（9） 7,精度更上一城楼 更高可靠性 快速、轻便,NEW,激光,被測定物,CMOS感光器,131万画素（12801024）,利用激光扫描,CMOS感光器 接受物体的放射光,三角測量原理,可在普通的照明环境下
7、测量，无需在暗室操作,激光切断法,柯尼卡美能达三维扫描仪测量原理,自由曲面多 测量部位多,适合于非接触式的测量物,铸造件,锻造件,板金件,金属板,工具関係等,树脂成型件,叶轮,测量此类工件 非接触三维扫描仪大有用武之地！ 柯尼卡美能达三维扫描仪客户遍及各行各业。,RANGE7测量演示,扫描数据的拼接 旋转台（选配件）进行拼接 根据对应点的指定拼接 利用标识点进行拼接,主測定,不止表面、结构面的骨架和孔洞根部也可测量！,准确再现 复杂结构,精度检测上使用的球规,在柯尼卡美能达，采用德国的VDI/VDE2634Part2标准球规的方法，测量各球間距离。测量在特定空间内的10个位置的球规作为出厂标准
8、。,通过非接触式三维扫描仪 得到三维CAD数据,1、扫描整个样件（或需要测量的局部） 从不同角度进行测量，软件自动拼合 得到可编辑的点云数据 参数化设计,应用1,逆向设计,详解：非接触式方法 实现逆向设计,2.、对扫描数据进行初步处理，然后进行参数化设计 NURBS曲面：自动铺面功能 基于点云数据的参数化设计,应用1,我们的系统包含了对PRO/E、UG、CATIA、SOLIDWORKS的软件接口，连同设计历史一起导入,辅助案例：汽车反光镜逆向设计,1. 制造模型,3.生成面片数据,4. 为三维CAD/CAM生成曲面数据,2. 由RANGE7 扫描,6. 导出到 CAD/CAM,5. 曲面质量检
9、测 （曲面连续性）,主管Fukuda先生说使用之后将典型的工作流程从4星期缩短为2星期！,应用,从三维扫描仪输出STL格式 输入快速成型机 调整数据大小 输出打印样品 样品的查看 小批量生产,应用2,通过非接触式三维扫描仪 得到三维扫描数据,无需特殊处理，STL文件可直接打印！,另外应用,检测/测量：得到三维数据后，在软件中选取所关注的尺寸（角度、长度、形位公差等），软件自动测量； 与CAD模型进行对比，根据零件装配的需要，软件提供多种对齐方式，用彩虹图的方式直观的表现出轮廓误差； 3D GD&T,加拿大Creaform手持式三维激光扫描仪,工作原理:自定位测量,在需要扫描物体表面的任意位置贴
10、上标志点,高速的CCD照相系统辨认所有点组成的三角面,并且在屏面上可以实时的看到这些不断被扫描出来的面,同时捕捉到4个标记点,产品线：,系统特点： 1.手持式，便携 2.自动拼接 3.直接输出STL格式，不是原始点云 4.精度一般，价位较低 5.多应用于文物及教育行业 6.适合扫描大型件 7.需要贴点,ZSCANNER手持式三维激光扫描仪,ZCORPORATION公司贴牌 Creaform公司产品 ZCORP做三维打印机,加拿大NDI手持式三维激光扫描仪,Vicrascan,系统特点,1.扫描原理和HandyScan一样，需要捕捉标记点 2.导出的是点云数据 3.激光线扫描（非十字交叉线） 4
11、.无需喷涂，可以扫描黑色物体 5.价位低，便携 6.精度一般，属中低端产品 7.目前产品线单一。,三种系统概况,柯尼卡美能达： 中高端产品，价位较高，其中VIVID系列偏低。 广泛用于工业领域及教育行业等。性能稳定，便携，数据噪音小。 无需贴点，个别物体无需喷涂。保证精度4u. 线扫描，CMOS镜头，可以处理大容量数据。 可以获得彩色数据，导出数据是点云。 适合扫描中型件，RANGE系列适合扫描小型精密件。对于深孔或槽及薄壁件有优势。 Creaform Handyscan 中低端产品，价位偏低，部分产品价位偏高。 广泛用于文物及教育行业，便携，稳定性一般，数据噪音偏高。 需要贴点，需要喷涂。保
12、证精度4-5u。 十字交叉线扫描，以标记点定位。CCD镜头，处理大容量数据一般。 导出数据格式不是点云，是三角网格化的STL格式，数据经过自带软件光顺处理。 便携，小巧，适合扫描中大型件，对精密件扫描不是长项。 产品线齐全。 NDI VicraScan 中低端产品，价位偏低，产品单一。 需贴点喷涂，部分黑色物体不需要喷涂。便携，单线扫描。 导出数据是点云，适合扫描中大型件，精度一般4-5u 应用于文物考古教育行业。 未来是Handyscan的强力竞争对手。,数据采集设备介绍,以SOLUTIONIX三维扫描仪为说明 特点： 具有代表性 和ATOS竞争 中高端设备 设备独特,结构光三维扫描仪,1.
13、SOLUTIONIX REXCANIII系列三维扫描仪,照相机 1,照相机 2,白光发射仪,照相机 1,照相机 2,白光发射仪,利用白光技术发射多组条纹到待扫描物体上 利用照相机拍摄到的数据计算物体表面的坐标信息 (区域扫描),2.Rexcan III 逆向工程中更好的解决方案,与ARX全面兼容、全/半自动扫描过程 20种不同的扫描区域设置,更多的细节数据，更高的精确度 双相机 (最高可达500万像素) 更强的纵向扫描能力（扫描深度）,令整个扫描过程更快、更简单,REXCANIII系列,英国硬币 10分,3.Rexcan III 高品质,解析度: 双相机，高解析度(最高可达500万像素) 更精
14、锐的三维数据,三角测量角度: 10 可测量凹陷直径: 10mm 该凹陷直径的扫描深度: 15.2mm,三角测量角度为25时,三角测量角度为10 时,V.S.,扫描深度,3-1.Rexcan III 高品质,深度/直径比率 1.5,更小的三角测量角度令纵向扫描距离(扫描深度)更长,Rexcan III 10的三角测量角度,10 ,4.REXCANIII数据样本更细节更干净,5.REXCANIII更快更简单的扫描过程,放置参照目标点,多角度扫描 (移动物体或扫描仪),基于目标点的自动数据联合 （多次扫描结果）,数据整合,STL格式数据输出(逆向设计或检查用),or,6.REXCANIII高适用性,
15、扫描区域 支持20种不同的扫描空间范围,Unit: mm,REXCAN III系统解读,1.高分辨率 2.高精度，高精确度 (达0.01个毫米) 3.较少的盲点（10扫描位置） 4.强大的数据处理能力 5.Rexcan III-灵活扫描特点： a. 多个镜头扫描轨道 b. 多个扫描范围 c. 灵活的升级模式(全球唯一),6.Rexcan III简便快捷特点： a.遥控操作 b.扫描范围的变更 c.快捷的校准系统 d.批数据处理 e.更轻便更强大 7.Rexcan III其他特点补充说明： a.全尺寸测量 b.精度高,速度极快. c.标志点全自动拼接 d.便携式设计,对环境条件不敏感,精度高，速
16、度快，高端设备，结构光扫描，广泛用于工业领域，扫描精密小型件是强项,三维激光扫描仪的建模技术与应用 Scanning And Modeling Technology,一般小型物体的扫描与建模技术应用 Scanning a small 3D object and modeling,大型物体的扫描与建模技术应用 Scanning a Big 3D object and modeling,一般小型物体的扫描与建模技术应用 Scanning a small 3D object and modeling,小型物体：牙齿，工厂零部件，人体，汽车，有形文物， 数字博物馆恐龙，化石，石窟,扫描小型物体的关键技术：Key Point 1. 速度 High Speed 2.
