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三维扫描技术应用教育课件

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(3D打印技术课件)项目三-任务二-三维扫描系统的应用

(3D打印技术课件)项目三-任务二-三维扫描系统的应用
图2
知识要点
图3
知识要点
4. 对于不能使用三维CAD数据的部件，建立数据。 5. 竞争对手产品与自己产品的确认与比较，创建数据库。 6. 使用由RP创建的真实模型，建立和完善产品设计。 7. 有限元分析的数据捕捉。 8. 检测(CAT)/CAE
知识要点
9. 生产线质量控制和产品元件的形状检测 例如：金属铸件和锻造、加工冲模和浇铸、塑料部件(压塑 模、滚塑模、注塑模)、钢板冲压、木制品、复合及泡沫产 品。
3D打印技术
数控技术应用
学习目标
了解三维扫描系统的应用
知识要点
• 三维扫描系统的应用
三维扫描技术能实现非接触测量，且具有速度快、精度高的 优点。而且其测量结果能直接与多种软件接口，这使它在CAD、 CAM、CIMS等技术应用日益普及的今天很受欢迎。
三维扫描技术主要应用于以下几个方面:
知识要点
10. 文物的录入和电子展示
11. 牙齿及畸齿Βιβλιοθήκη 正12. 整容及上颌面手术
谢谢

三维激光扫描仪应用PPT2

三维激光扫描仪应用PPT2

2.7
22..56
上表面 下表面
上表面 下表面
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
房山铁路桥形变检测
房山铁路桥形变检测
房山铁路桥形变检测
THANKS!
凤凰传媒结构斜柱检测
凤凰传媒结构斜柱检测
京顺路钢梁检测
外业站点分布图
京顺路钢梁检测
点云数据
京顺路钢梁检测
构建三角网模型
钢梁模型数据分析
南北两侧角网模型与设计数据叠加分析， 采样数据中偏差值较大的部位集中在中部， 采样数据在2.5cm-5cm之间。
钢梁模型数据分析
偏差值统计图
提取剖面对比
凤凰传媒钢结构样板段检测
坐标值对比分析
凤凰传媒钢结构样板段检测
3D分析：
2维模式下的数据对比显然不够直观，三维激光扫描技术最优势 的地方在于其可进行三维数据分析，将设计模型和扫描所得三 角网模型导入3D分析软件中，即可对两者进行数据分析，得到 最大最小偏差，平均差值等，十分快捷直观。
钢结构接口测量
三维激光扫描技术 监测鸟巢焊接精度
拟合出特定 位置的特征 点，通过点 位坐标的比 较检测焊接 精度
三维模型建构
三维激光扫描技术 检测国家体育馆滑移精度
点云模型
三维激光扫描技术 检测国家体育馆滑移精度
曲面模型
鸟巢体育场圣火管道扫描测绘
利用激光扫描测绘技
术采集奥运圣火燃气输 送管道铺设工程设计数 据
点云模型
原始点云数据
三角网模型
火炬线数据
凤凰传媒钢结构样板段检测
外业扫描测绘
在外业扫描中，共扫描9站，标靶点10个

三维扫描仪 讲义精品

三维扫描仪 讲义精品
什么是扫描幅面以及为什么需要调节幅面？
确定扫描幅面
情景一：扫描小件用大幅面 情景二：扫描大件用小幅面 两目、四目的区别 注：软件自动切换扫描幅面
‹#
根据要扫描的物体确定扫描幅面的尺寸大小
2.3-2 三维扫描仪的幅面调节
怎样使扫描幅面变化呢？
（一）调节物距 物距：光机与墙面的距离，也是后面扫描时，光机与物体的距离 夹角：两个相机之间的角度 相机距离：两个相机之间的距离
1、扫描主机：主要包含光栅发生器和工业相机
2、扫描软件：与主机相连的扫描软件
3、标定系统：进行校准的硬件系统
标定靶
4、扫描辅件：自动转盘和光笔等辅件
‹#
自动转台
标记点
显像剂 光笔
1.6 三维扫描仪的相关概念
1、面扫描：一次扫描是一个面，上百万个，比点扫描、线扫描速度快 2、蓝光扫描：光的波长短，能量强，抗光的干扰性更高 3、系统标定：系统的校准，采用五幅照片进行标定 4、扫描的幅面：扫描幅面决定着一次扫描的最大尺寸的大小 5、拼接方式：标记点和纹理的拼接方式以及标记点的去除 6、整体精度：通过全局误差控制，获得整体拼接精度以及第三方的验证报告
三维扫描仪的逆向案例
‹#
3.1、三维扫描仪的应用
‹#
1、逆向设计 2、三维检测 3、雕刻加工 4、3D打印 5、三维展示
3.2 逆向设计的目的
扫描数据
逆向过程
CAD图纸
企业在实际生产过程中，经常会遇到有实体没有三维模型的情况，为了获得三维模型，这时候就需要 工程师手工测量进行绘图。手工测量绘图不仅效率低、测量不方便，而且测量的尺寸不准确。这就会导致 项目周期加长，反复做测试以及成本的增加。借助三维扫描仪进行扫描，从而获得三维数据，就可以很好 的解决这些问题。

激光三维扫描仪的课件1

激光三维扫描仪的课件1
技术发展的趋势
对三维激光扫描仪的评价
一项伟大的发明
多项科技的结晶 带来方便的工具
奇妙有趣的玩具
美好事物克隆者 逆向工程不可缺 研究领域开拓者 创造了新的市场
三维激光扫描的由来和发展
平面扫描技术简介 有合作目标的全站仪的原理简介 无反射棱镜全站仪的出现
激光的特点4
（4）相干性好
相干性是所有波的共性，但由于各种光波的
品质不同，导致它们的相干性也有高低之分。 普通光是自发辐射光，不会产生干涉现象。 激光不同于普通光源，它是受激辐射光，具 有极强的相干性，所以称为相干光。
激光测距技术
激光是一种方向性极强的光，仪器发射的激光 经过内部光路发射出去，遇到物体后，除少量激光 吸收和透射外，大部分激光被反射。由于物体的漫 反射和镜面反射等反射特性，反射的激光呈球状行 进。另外，物体受激光照射，反光光谱产生一些变 化。反射的激光一部分沿原路返回仪器，在仪器内 部反射和折射后，由光电器件接收。
仪器系统构成
仪器系统包括如下几部分:
1.仪器头 2.三脚架 3.网 线 4.笔记本电脑 5.软件 6.电源线 7.电源箱 8.反射目标球和贴片
仪器光路
仪器的光路包括：




激光发射器 透镜 水平反射镜 垂直反射镜 激光接收器等
仪器的优势
传统的测量仪器和记录设备很难完成激光三
目标球，能够吸在铁磁性物体上的磁性贴片 等。在这些球和贴片上，采用了特殊的材料 和颜色，特殊的结构和加工方法。确保仪器 数据处理时能够对它们自动识别。
通讯技术
通讯和网络技术
每一台激光三维扫描仪就是一台网络设备。
具备网卡和各种接口。每台仪器都有一个IP 地址。仪器通过网线与计算机连接。这台计 算机是服务器，而仪器是网络中的一台设备。 所有数据通过网络传送。 设置仪器时要配置IP地址。保证网络畅通。

最新三维激光扫描原理及应用教学讲义ppt

最新三维激光扫描原理及应用教学讲义ppt
• 3、 当我们和同学的意见不相同时，要换个 （角度）看同学。
分享的快乐（一）
• 1、我们每个人和别人（接触）时，都会对 人有这样那样的看法，从不同的（角度） 看同学，得出的（结论）也不一样。
• 2．倘若你有（一种）思想，我也有（一种） 思想，互相（交换）之后，我们每个人将 各有（两种）思想。这是（萧伯纳）说的 话。
• 2.了解到学校、社会对自己的（关心和爱 护），他们为了保证我们（健康、愉快地） 成长，给我们提供了很多服务。
来自社会的爱（二）
• 学校中有哪些人在为我们服务呢？ • 答：老师们教我们学习知识和本领；大队
辅导员组织我们开展各种有意思的活动； 食堂的叔叔阿姨们为我们做出营养丰富的 饭菜；传达室的叔叔给我们接收信件、杂 志；医务室的大夫为我们检查身体，保证 我们身体健康等。
和想法等角度去判断,理解和解决问题. • 2.有时由于我们对同一件事情的（想法）、
（感受）和（选择）不同，有时也会发生 冲突。我们应设法（避免）和（解决）冲 突。
换个角度想一想（二）
• 1、我们每个人和别人接触时，都会对人有 这样那样的（看法），从不同的（角度） 看同学，得出的结论也不一样。
• 2、每个同学身上都有（不同）的特点，所 以看问题的角度就（不同）。
（5）紧急服务业：反恐怖主义，陆地侦察和攻击测绘， 监视，移动侦察，灾害估计，交通事故正射图，犯罪现场 正射图，森林火灾监控，滑坡泥石流预警，灾害预警和现 场监测，核泄露监测。
（6）娱乐业：用于电影产品的设计，为电影演员和场景 进行的设计，3D游戏的开发，虚拟博物馆，虚拟旅游指导， 人工成像，场景虚拟，现场虚拟。
三维激光扫描原理及应用
$
目录
• 1 什么是三维激光扫描技术 • 2 三维激光扫描技术原理 • 3 三维激光扫描技术应用

三维激光扫描仪原理PPT学习教案

三维激光扫描仪原理PPT学习教案

置则与空间物体表面相应点的几何位置有关。这些位
置的相互关系，由摄像机成像几何模型所决定。该几
何模型的参数称为摄像机参数，这些参数必须由实验
与计算来确定，实验与计算的过程称为摄像机定标。
摄像机模型是光学成像几何关系的简化。这一节讲述
比较简单的模型——线性模型或称针孔模型（pin-
hole model）。
Z
X
Y
被 扫描 球 体
o
30°
激 光线 激 光平 面
圆球扫描设置
激 光 器
摄 像机
第29页/共30页
Z
-10
-15
-20
-25
-30
-35 -10
-20
-30
-40
0
-50
-20
-40
Y
-60 -60
X
激光线重建的扫描线
60 40 20
第3页/共30页
（1）图像坐标系、摄像机坐标系与世界坐标系
摄像机采集的数字图像在计算机内为MN数组，M行N列的图像中的每一个元 素（称为象素，pixel）的数值即是图像点的亮度（或称灰度）。若为彩色图 像，则图像上象素的亮度将由红、绿、蓝三种颜色的亮度表示。如图1所示， 在图像上定义直角坐标系u、v，每一象素的坐标分别是该象素在数组中的列 数与行数。所以，是以象素为单位的图像坐标系的坐标。由于只表示象素位 于数组中的列数与行数，并没有用物理单位表示出该象素在图像中的位置， 因而需要再建立以物理单位（例如毫米）表示的图像坐标系。该坐标系以图 像内某一点为原点，x轴与y轴分别与u、v轴平行，如图1所示。
第23页/共30页
(3) 定标矩阵的计算
计算定标矩阵主要是由式
xi

FARO三维激光扫描技术应用ppt

FARO三维激光扫描技术应用ppt

Focus3D 特点
• 极度简洁 o 常见的五分之一大小 (240 x 200 x 100mm³) o 常见的四分之一重量 (5.0 kg) o 彩色触控液晶屏操作 o无任何电缆
• 彩色选项内置（7000万像素）
• 锂电池内置
• 更高品质
• 易于使用的操作
• SD卡数据存储
• 两倍的旋转速度 (97Hz)
CAD Modeling with AutoCAD Plant 3D
•AutoCAD Plant 3D 2011 •提供：
• AutoCAD 2011的全部功能； • 目录式的3D modeling：
–管道Piping –设备Instrumentation –装置Equipment –钢结构Structural steel
• 集成的P&ID 图画； • 生成ISO 图表； • 兼容Autodesk Navisworks。
为何您会从3D激光扫描中获益？
Similar Case Study from Oil & Gas industry
为何您会从3D激光扫描中获益？ 案例分析
Task任务: 平台需要扩展，但是关闭时间必须最小化。 As-built Survey竣工测量: 对近海平台的三维激光扫描以及测量。 Modeling建模: •目标区域的点云数据会被处理并输出到PDMS建模。 •模型将被导入到这些点云中。 •PDMS模型的竣工验收将被进行。 •从点云生成的竣工模型与原设计的对比证实存在35处冲 突，如果没有三维激光扫描仪检测则无法证实这些冲突的 存在。
电源
电池
• 连续扫描时间长达5个小时 ▪ 14,4V, 110 Wh, 7,65 Ah
• 操作过程中可充电 • 1小时快速充满 • 可另配车载适配器 • 可选额外电池和快速充电器

三维激光扫描技术与应用实例 PPT

三维激光扫描技术与应用实例 PPT

三维激光扫描技术与传统测量技术的区别
三维激光扫描仪可以获取高密度的观测 目标的表面海量数据，采样速率高，对 目标的描述细致。
B1001F23Βιβλιοθήκη B1001F23B1001F23
B1001F23
B1001F23
B1001F23
B1001F23
B1001F23
B1001F23
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B1001F23 B1001F23
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B1001F23 B1001F23
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B1001F23
B1001F23
按扫描平台 三维激光扫描仪
有效扫描距离
三维激光扫描仪的分类
机载激光 扫描系统 地面型激光 扫描系统 便携式激光 扫描系统 短距离激光
传统地形测量 • 平板白纸测图 • 经纬仪测图
现今地形测量 • 全站仪测图 • GPS-RTK测图 • 数字摄影测量
地形测量一体化
·三维激光扫描
三维激光扫描技术的概念
三维激光扫描仪（ 3D laser scanner ） 通过发射激光来扫描获取被测物体表面三维坐标和反射光强度的仪器。
三维激光扫描技术(3D Laser Scanning Technology) 三维激光扫描技术，是通过三维激光扫描仪获取目标物体的表面三维数据；
由于对于实际的待测物体，反射率与扫描距离总是固定点，对任何 品牌的扫描仪都是这样，而分辨率则由用户具体需求确定，也可认 为是固定值，因此： PRR越高的扫描仪，其扫描速度越快。这也是相位式扫描仪宣称速 度快的原因。
三维激光扫描系统的主要应用领域

三维激光扫描技术 ppt课件

三维激光扫描技术 ppt课件
扫描控制装置主要有：摆动扫描镜、旋转正多面体扫描镜。
摆动扫描镜为平面反射镜，由电机驱动往返振荡，扫描速度较慢， 适合高精度测量。
旋转正多面体扫描镜在电机驱动下绕自身对称轴匀速旋转，扫描 速度快。
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2.4 转换方法
将扫描坐标系下的数据转换到大地坐标系下，这个过程 就称为三维激光扫描仪的定向。
脉冲法的测量距离较远（几十米到几百千米），但是其测距 精度较低（厘米级），现在大多数三维激光扫描仪都使用这 种测距方式.
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2.1.3 相位测距法
相位测距法通过测定调制光信号在被测距离上往返传播所产 生的相位差，间接测定往返时间，并进一步计算出被测距离。
C：光速
ᶲ：激光信号往返传播产生的相位差
成像于计算机图像坐标中像坐标为（u，v）。
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空间任意一点世界坐标与对应计算机图像坐标中像素坐标的转 换关系：
k 是镜头径向畸变系数;dx和dy 分别是水平和垂直方向上CCD感光阵列 的像元间距; sx是由于图像采集扫描或抽样时延误差而引起的水平方向 不确定比例因子uo、v o为像面中心(透视中心在计算机图像的像素坐标)。 所有参数中： f ， sx， k ， dx ， dy， uo ， vo 为摄像机参数，需要通过
3.2.2 线位移测量法
适用于：系统由激光发射器，直角棱镜和CCD 元件组成。
当三维激光扫描仪转动时，出射的激光束将形成线性
的扫描区域，CCD 记录线位移量，根据其与距离S的比值则 可得扫描角度值。
ppt课件
11
2.3扫描方法
三维激光扫描仪通过内置伺服驱动马达系统精密控制多面扫描棱 镜的转动，决定激光束出射方向，从而使脉冲激光束沿横轴方向和纵 轴方向快速扫描。
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3.生成面片数据
1. 制造模型 5. 曲面质量检测 （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！
6. 导出到 CAD/CAM
4. 为三维CAD/CAM生 成曲面数据
通过非接触式三维扫描仪 得到三维扫描数据
应用2
a. 从三维扫描仪输出STL格式
b. 输入快速成型机
三维扫描技 术应用PPT
讲座
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
逆向工程 模块
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
应用1


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
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
应用
辅助案例：汽车反光镜逆向设计
2. 由RANGE7 扫描
3. 虚拟现实与仿真模拟 VR and Simulation
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
数据采集设备暨三维扫描技术的一般说明
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 color 8. 彩色线段 Wireline with colorLeabharlann 柯尼卡美能达三维扫描仪发展史
NEW
（２００４）
（２００V２IV）ID精９度i提高
（２００１）VI精VI度D提91高0
可靠性提高
VIVID900
（２００9） ＲＡ ＮＧＥ7
（１９９ ７）
VIVID700
簡単・高速
（２０００） VIVID300
精度更上一城楼 更高可靠性 快速、轻便
完美适合工业应用
文物/医疗/工业
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？
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。
c. 调整数据大小
d. 输出打印样品
无需特殊处理， STL文件可直接
用武之地！
柯尼卡美能达三维扫
描仪客户遍及各行各业。
叶轮
板金件
锻造件
金属板
工具関係等
树脂成型件
■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
主な測定ワーク②
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
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
人体計測
3D-CAD的普及和需求的増大
柯尼卡美能达三维扫描仪测量原理
被測定物
激光切断法
激光
利用激光扫描
CMOS感光器 接受物体的放射光
131万画素 （1280×1024）
CMOS感光器
三角測量原理
可在普通的照明环境下测量，无需在暗室操作
・自由曲面多 ・测量部位多 适合于非接触式的测量物
测量此类工件 非接触三维扫描仪大有 铸造件
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
1. 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
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。
应用1
通过非接触式三维扫描仪 得到三维CAD数据
逆向设计 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
Konica Minolta三维扫描仪总览
Vivid9i
Vivid910
Range 7 Range 5
逆三 向维 工扫 程描 的仪 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，配合照相系统可以扫描整车 S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。
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