關(guān)鍵字：激光三維掃描儀， 三維建模，逆向設(shè)計(jì)，正向設(shè)計(jì)，拼接合成，STL，IGES， ASC， 快速成型，三維打印機(jī)，雕刻機(jī)
    1）概述
    隨著WindowsNT技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形圖像學(xué)水平的突飛猛進(jìn)的發(fā)展，以及我國(guó)的綜合實(shí)力的提高，伴隨著數(shù)字化概念的茁壯成長(zhǎng)，各行各業(yè)對(duì)激光三維掃描儀技術(shù)的了解更加深入，使用要求更加迫切。本文從技術(shù)的應(yīng)用角度介紹我們?nèi)粘＿M(jìn)行的三維掃描，建模，造型，快速成型等的一般方法。
    2）硬件介紹
    當(dāng)前在我國(guó)主要有進(jìn)口產(chǎn)品，我國(guó)廠家自行設(shè)計(jì)產(chǎn)品兩大類。分為接觸式和非接觸式兩種。計(jì)算原理分為激光三角形測(cè)距原理，激光飛行時(shí)間差測(cè)距原理。激光射程分為近程和遠(yuǎn)程。一般來(lái)說(shuō)掃描5米以內(nèi)的物體的時(shí)候，由于精度的要求，采用近程三維掃描儀。對(duì)5米以上的物體進(jìn)行數(shù)字化的時(shí)候，就需要遠(yuǎn)程三維掃描儀。特別是機(jī)械零部件一類的物體，不論尺寸大小，對(duì)精度的要求是很高的，就一定要使用近程三維掃描儀。對(duì)于類似于10米大小的文物，就需要使用遠(yuǎn)程三維掃描儀。對(duì)于人體數(shù)字化，則需要使用非接觸的三維掃描儀。
    精易迅激光三維掃描儀是一種非接觸式激光三維掃描儀。屬于近程三維掃描儀。在2.5秒以內(nèi)既可以獲取物體表面的三維XYZ信息，又可以獲取表面顏色RGB信息。所以它是彩色三維掃描儀。當(dāng)掃描一個(gè)物體的時(shí)候，可以使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，又可以采用獨(dú)立工作方式亦即不用連接計(jì)算機(jī)就可以單獨(dú)操作進(jìn)行掃描，數(shù)據(jù)保存。它最大的特點(diǎn)是具有三個(gè)不同焦距的光學(xué)鏡頭，既可以掃描類似于牙齒的小物體，又可以掃描5米左右的大型物體。獲取的XYZ數(shù)據(jù)可以輸出到一般的其他軟件當(dāng)中進(jìn)行進(jìn)一步的處理和使用。詳細(xì)的性能參數(shù)請(qǐng)參考gift0755.cn 。
    如果物體比一般的牙齒還要小，比如一顆大米，要想獲取它的三維信息，就必須要使用超高精度的三維數(shù)據(jù)化儀了。詳細(xì)的性能參數(shù)請(qǐng)參考gift0755.cn
    3）軟件介紹
    無(wú)論什么樣的三維掃描儀，都不可能在一次掃描過(guò)程中獲取物體的全部的表面數(shù)據(jù)。因此大部分的三維掃描儀仍然采用的是分布式掃描。亦即不斷改變掃描儀或者物體的位置，進(jìn)行多方向多次掃描。目的是獲取盡可能的全部的數(shù)據(jù)。問(wèn)題是這些從不同方向而獲取的三維數(shù)據(jù)，如何進(jìn)行拼接呢？一般而言，需要使用高級(jí)的專門(mén)生產(chǎn)軟件的國(guó)際上的著名三維處理軟件。硬件廠家不可能提供這些優(yōu)秀的軟件。國(guó)際上技術(shù)較為成熟的軟件有Polyworks, Geomagic, RapidformXO等。這些軟件專門(mén)面向三維掃描儀獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，快速而精確的獲得完整的三維數(shù)據(jù)。RapidformXO則在拼接合成等功能上進(jìn)一步以新的工業(yè)設(shè)計(jì)理念生產(chǎn)出了類似于Solidwork這樣的工業(yè)二次設(shè)計(jì)軟件。即類似于正向設(shè)計(jì)軟件，又類似于根據(jù)XYZ點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行反向設(shè)計(jì)的軟件。因此具有三維掃描儀并且準(zhǔn)備進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)的客戶，可以重點(diǎn)關(guān)注該軟件。
    4）操作流程
    首先用三維掃描儀進(jìn)行多方向多次的掃描，從而獲取盡可能全面的表面數(shù)據(jù)。然后使用RapidformXO等高級(jí)建模軟件進(jìn)行拼接合成，輸出數(shù)據(jù)為STL, ASC, IGES等。這樣就完成了初步的數(shù)據(jù)獲取。如果目的是快速成型，那么STL格式就可以了，沒(méi)有必要進(jìn)行造型。如果目的是模具加工，那么就必須要進(jìn)一步的對(duì)合成以后的STL格式數(shù)據(jù)進(jìn)行造型。這時(shí)可以使用Imageware軟件首先抽取特征，然后將特征數(shù)據(jù)輸入到Pro/E等軟件內(nèi)，采用正向設(shè)計(jì)方法進(jìn)行造型?；蛘呤褂肦apidformXO直接進(jìn)行拼接合成，造型。造型完畢后，可以進(jìn)一步的輸出為STL, X-T, IGES等格式，這些數(shù)據(jù)可以使用到數(shù)控機(jī)床?；蛘咻敵龉こ虉D等。如果目的是虛擬現(xiàn)實(shí)等需要體現(xiàn)視覺(jué)效果的，就需要將拼接合成后的數(shù)據(jù)asc輸出到Maya, 3DMAX等軟件內(nèi)，將高清晰數(shù)碼相機(jī)拍攝的圖片信息貼到黑白的三維模型表面，從而得到一個(gè)高清晰的彩色三維模型數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以表示到立體顯示屏幕上。如果是進(jìn)行科學(xué)研究的，可以直接將拼接合成后的三維數(shù)據(jù)輸出為可讀的ASCII Text文件。
    5）總結(jié)
    欲想獲取一個(gè)完整的具有高精度的三維數(shù)字模型，必須根據(jù)自己的具體的使用目的，決定選用什么樣的三維激光掃描儀。根據(jù)自己對(duì)數(shù)據(jù)的要求決定使用什么樣的處理軟件。同時(shí)需要其他的配套的硬件，比如立體顯示屏幕，快速成型機(jī)，三維立體打印機(jī)，內(nèi)調(diào)機(jī)，雕刻機(jī)，數(shù)控機(jī)床等等。
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