三维扫描实验指导书一资料

三维扫描实验项目指导书（一）

自动化三维扫描

目录

1.实验目的 (1)

2.实验原理 (1)

3.实验内容及步骤 (1)

3.1开机 (1)

3.2系统标定 (2)

3.3转台手动操作 (10)

3.4路径规划 (10)

3.5修改自动化程序代码 (11)

3.6自动化运行 (12)

4.注意事项 (13)

4.1使用注意事项 (13)

4.2设备注意事项 (13)

4.3安全警告 (13)

5.撰写实验报告 (14)

1.实验目的：

（1）学习自动化三维扫描仪的调试及使用方法，初步掌握空间曲面三维扫描的方法。

（2）具体了解点云数据处理流程，为逆向工程技术运用奠定基础。

2.实验原理：

扫描仪工作原理：

扫描时，光栅投影装置投影数副特定编码的结构光到待测物体，成一定夹角的两个摄像头同步采集相应的图像，然后对图像进行编码和相位计算，利用三角形扫描原理、匹配技术，算解出两个摄像头公共视区内像素点得到三维坐标。

自动化三维扫描与检测系统由于其自动化程度高，可针对不同外形的产品进行最优扫描路径规划，从而高效完成检测任务，整个过程无需人为干预。

本实验使用的是武汉惟景三维科技有限公司所生产的PowerScan-Auto系列自化扫描测量与检测系统，设备由以下工业级机械臂与PowerScan-Pro1.3M扫描仪组成。

PowerScan-Pro1.3M扫描仪具体参数如下：

3 .实验内容及步骤：

3.1、开机

打开机器人控制柜电源，打开电脑。打开PowerScan软件。打开TCPIP软件，软件界面如图1.1所示，在本地端口框中输入12548，连接端口框中输入5490，目标IP地址为192.168.125.5，协议选择为TCP Client，在最下面勾选十六进制接受框，点击连接按钮，将设备、机器人和软件连接起来。（注：在自动化未运行时，需手动连接设备、机器人和软件，防止软件一直检测是否连接而造成卡顿。自动化运行前需将连接断开，自动化运行时，自动化程序会自行连接设备、机器

人和软件。）

图1.1 TCPIP软件界面

3.2、标定系统

扫描物体之前，选择菜单“文件->新建工程”或点击图标，新建一个工程，弹出如图2.1 所示窗口，选择新建工程文件夹保存路径。此文件夹中不仅包含工程的配置，而且还包含扫描时得到的数据。

图2.1 新建工程图

标定就是通过建立成像的几何模型并求解模型参数来确定扫描物体表面某

点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系的过程。标定的精度将直接影响系统的扫描精度。

一般遇到以下情况需要进行标定：

① 扫描仪初次使用，或长时间放置后使用； ② 扫描仪使用过程中发生碰撞，导致相机位置偏移； ③ 扫描仪在运输过程中发生严重震动；

④ 扫描过程中发现精度严重下降，如频繁出现拼接错误、拼接失败等现象；

⑤ 更改扫描范围时对相机进行位置调整； ⑥ 扫描精度要求较高时，也可通过重新标定获得。 标定操作的流程图如图2.2 所示

标定操作的流程图如图2.2 所示

图2.2 标定流程图

图2.3

标靶参数设置：设定标定板参数。 标定步骤：

（1）将标定板放置在合适的位置（投影可以全面覆盖），点击“开始标定”；

选择标定板

应用标定结果

标定相机

采集标定板数据

调整相机调整测量距离

调整扫描仪角度90°

打开软件

图2.4

（2）点击“采集图像”采集标定所需的图像，并自动提取标定板图像内的圆心坐标，得到标定相机和投影仪所需的数据；如图2.5。

图2.5

（3）点击“下一步”，将自动预览下一幅图像；

（4）变换标定板的位置，重复步骤（2）、（3），直至得到13个不同位置下的标定数据；

（5）点击“标定系统”，完成标定。

注：系统位置和标定板姿态的摆放（共14个姿态）

1）调整标定的一个最佳距离（两个激光点重合），把标定板正对投影仪，作为标定第一幅图像的位置；如图2.6。

图2.6

2）把系统在第一幅的位置上相对于镜头向前移动50mm左右，作为第2幅的位置；如图2.7

图2.7

3）把系统在第二幅的位置上相对于镜头向后移动100mm左右，作为第3幅的位置；如图2.8

图2.8

4）把系统移到第一幅的位置上，把标定板摆正并将D边垫高5CM，作为第4幅的位置；如图2.9

图2.9

5）把标定板旋转180°，将B边垫高5CM作为第5幅的位置；如图2.10

图2.10

6）保持系统在第一幅的位置上，把标定板C边或A边垫高5CM,使标定板正对开启的相机，作为第6幅的位置；如图2.11

图2.11

7）把标定板顺时针旋转90°，正对开启的相机，作为第7幅的位置；如图2.12

图2.12

8)把标定板顺时针旋转90°，正对开启的相机，作为第8幅的位置；如图2.13

图2.13

9)把标定板顺时针旋转90°，正对开启的相机，作为第9幅的位置；如图2.14

图2.14

10)保持系统在第一幅的位置上，将并上下正对开启的相机，作为第10幅的位置；如图2.15

图2.15

11)保持系统在第一幅的位置上，把标定板顺时针旋转90，并上下正对开启的相机，作为第11幅的位置；如图2.16

图2.16

12)保持系统在第一幅的位置上，把标定板顺时针旋转180°并上下正对开启的相机，作为第12幅的位置；如图2.17

图2.17