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三维光学扫描系统

1. 项目简介

三维光学扫描仪(抄数机)采用非接触式光学扫描,除覆盖接触式扫描的适用范围之外,可以用于对柔软、易碎物体的扫描以及难于接触或不允许接触扫描的场合。高速的扫描使得用户在很短时间内得到所需的数据,大大缩短了产品的开发周期,三维扫描仪与一般的扫描仪是不同的。二维扫描仪,是用于对照片、文字等平面信息进行记录的设备,记录的是二维的颜色信息,而三维扫描仪记录的是物体表面的三维坐标及颜色信息,与二维扫描仪相比有着质的飞跃。

2. 应用范围

  • 三维彩色数字摄影、三维型面检测
  • 人体数字化、服装 CAD 、人体建模、人体数字雕塑、三维面容识别、神经网络系统
  • 医学仿生、医学测量与模拟、整形美容及正畸的模拟与评价
  • 三维彩色数字化、数字博物馆、有形文物及档案的管理、鉴定与复制
  • 三维动画影片的制作、 3D 游戏建模、三维游戏中三维模型的输入与建立
  • 公安刑侦、脚印、工具痕迹、弹痕采集及数字化
  • 工业产品的检测与测量、产品及模具的逆向工程 ( 汽车,航空,家电工业 )
  • 零部件形状变形检测、形状测量、研究测量、工业在线检测
  • 工业产品造型中的逆向三维重构
  • 设计物理模型转换到数字模型
  • 工业产品及零部件的质量检测
  • 工业品的解析与仿制
  • 工业研究实验的检测工具
  • 模具设计与检测领域

应用实例

1. 逆向工程

逆向工程是在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有 CAD 模型的情况下,按照现有零件的实物

模型(或称为零件原形),利用各种数字化技术重新构造原形三维模型的过程。三维光学扫描仪可直接获取

零件的高精度三维数据,通过软件构造曲面或实体使之成为所需的三维数据模型,以便进行二次设计或者

是直接加工。

2. 模具、工业产品设计

采用三维光学扫描仪对物体进行全方位扫描,工件可任意摆放,数据能自动拼接,在极短时间内即可获得高密度完整数据。

2.1 便携式设计,在对大型模具的实测过中物体过程中突显出巨大的优势。该扫描过程中,被测的大型模具并不需要移动,只需通过移动扫描仪来完成测量。

2.2 标志点自动拼接技术,使得扫描过程的位置摆放非常灵活方便,扫描数据非常完整,被测物体的顶部和底部都能够扫到。

2.3 多角度、任意位置进行测量,最大限度避免死角,提高工作效率,使不可能变成了可能。

3 、车身设计领域的应用

三维光学扫描仪高精度、高速度、大范围、便携式的特点广泛应用于汽车工业的整车设计、覆盖件

内饰件等的制造检测领域。配合强大的后处理软件 SURFACER ( Imageware) 、 Geomagic 、 CATIA 、 ICEMSURF 等,可大大缩短设计开发周期,降低成本。

3.1 油泥模型测绘

在对车身油泥模型的测量中充分体现了三维光学扫描仪的优势。在被测物体表面贴上适当的标志点后,通过移动扫描仪,每次扫描单面数据,电脑会自动识别标志点并将前后两次单面数据自动拼接。标志点自动拼接技术加上便携式的设计,轻而易举就获得了该模型的三维数据。

三维光学扫描仪的测量范围非常大,没有机械行程的限制,也不存在机械磨损

3.2 对汽车油泥模型的测量

在汽车设计中,油泥模型是一个很重要的环节,它把设计者的思路从草图或图纸转化成了实物模型在模型的制作过程中进一步完善设计者的意图,并且通过对油泥模型的评估、试验、检测来确定产品的设计。 随着油泥模型的最终确定,对油泥模型测绘的准确与否成为后续开发的关键。传统的方法受其设备的机械行程有限、测量方法落后,工作效率缓慢、测量步骤复杂、人为因素不可预测等原因的影响,已经无法适应现今飞速发展的生产需要。

三维光学扫描仪采用先进的测量方式,摆脱了行程的限制;极短的扫描时间,提高了工作效率;智能化的操作方式最大程度减少了人为因素的干扰,为用户提供了高精度、高密度的完整三维数据,从而为后续设计开发提供了准确优质的油泥模型三维数据,保证用户高效、优质地进行产品的设计开发。

3.3 汽车内饰件在装车状态下的测量

由于三维光学扫描仪采用灵活的便携式设计和先进的标志点全自动拼接技术,因此对于汽车内饰

件的测量就可以非常方便地进入车厢内部进行装车状态下的测量工作了。

众所周知,内饰件材料变形系数较大,只有在装车状态下才能保持理想状态,这种装车状态下扫

描的数据才是最符合实际需要的数据,采用这种方式不仅可以提高数据准确度,还能大大提高工作效率。

3.4 汽车发动机机盖的测量

机盖幅面比较大,传统测量方法由于受设备行程、测量方式等限制难以快速准确地进行测量,往往需要较长的测量时间,工作效率不高,而且难以取得高精度的完整数据。由于三维光学扫描仪采用国际上最先进的照相式扫描方式和标志点全自动拼接技术,因此扫描过程不受行程限制,测量速度极快(单面扫描时间小于 5 秒),并且能够获得高精度的完整的数据。

4 、辅助检测

利用三维光学扫描仪的精确扫描技术,在各种后续处理软件中(比如: Geomagic Qualify 或 Imageware 中的精度检测模块)可以标出被测物体的每一处误差。测量获得的点云与原有的 CAD 模型对齐后进行比较,可以快速直观的显示细节误差

5 、人体测量

三维光学扫描仪采用普通光源,对人体安全、无害,极短的扫描时间即可获取高精度的人体数据。弥补了激光扫描仪的缺陷。广泛应用于影视动画、人体工程学、服装、制鞋等领域的研究和应用。

5.1 人体的实测

三维光学扫描仪高速(数秒钟)安全的扫描方式使得捕捉人体数据易如反掌,使得对人体的直接扫描能够轻易实现并且该扫描仪所采用的光源为普通光,对人体不会有伤害。三维光学扫描仪广泛适用于人体、服装等领域。

5.2 生物标本实测

随着生物工程的深入发展及于多学科的交叉应用,三维光学扫描仪广泛应用于重建生物体的三维数据,进行数字化重构、器官重建,医学应用等等。

6 、其他领域

在市场竞争激烈、产品需求多样化的今天,三维光学扫描仪广泛应用于产品检测、汽车、摩托车的

造型、玩具设计制造、艺术品保护、动画影视三维建模、虚拟现实等各种领域。在建立数字化博物馆,保护修复文物、刑事侦查等方面,三维光学扫描仪具有广泛的应用前景。 对大型文物的扫描在保护、复制文物在建立数字化博物馆、大型景观建设方面发挥巨大作用 。

 
 

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