第五节 三维立体扫描设备
3D基础课程-《三维扫描》
支架套件
支架套件由底部 平台杆、立柱、顶部 定滑轮、云台、升降 器和把手组成。 扫描
仪可安装在扫描支架
的云台上。
分段扫描
摇动升降器把手转动， 牵引彩色三维扫描仪上下 移动，这样就可以突破扫
描范围在高度方向上的限
制。
摇动支架的升降器让云台上下运动。
提 示： 一般情况下：顺时针摇动升降器的把手，云台上升；逆时 针摇动升降器把手，云台下降。
1. 进一步熟练操作打开软件并打开 设备； 2. 学会调整扫描仪与被扫描物体的
位置和距离；
3. 掌握扫描全身人像的方法步骤； 4. 认识三维扫描得到的点云数据 文件。
操作指南
第一步：打开扫描软件；
第二步.调整扫描仪和被扫描者的位置及距离；
第三步.开始人体扫描； 第四步、查看人像模型并保存数据。
选择合适的扫描模式和扫描方式对物 体进行扫描。
提示： 静物扫描不能扫描透明物体。
注意：回转体扫描时需添加参照物。
调整色彩、查 看脸部模型并保存数据。
1. 简述静物扫描的一般步骤。
2. 静物扫描为什么不能扫描回转体和
透明物体？
把桌子上的水杯、文具盒、课本或者 其它东西进行静物扫描，可以每个物
快捷工具
工具按钮 14.调整色彩 15.扫描视图 16.数据视图 17.切换参数 功能简介 将照片颜色粘贴到扫描得到的三维模型表面。
切换软件界面左边显示“扫描视图”。
切换软件界面左边显示“数据视图”。 “人体扫描”、“脸部扫描”、“场景扫描” 三种不同扫描方式进行切换。 打开选定的用于保存扫描数据的文件夹。
3、进入文件夹“软件安装包”→“Geometric Gvx”，打开
“Setup-X64（.bat）”文件； 4、运行文件，完成安装； 5、找到“GVX（.exe）”应用程序，新建快捷方式到桌面。
3D扫描仪的原理及应用
3D扫描仪的原理及应用1. 介绍3D扫描仪是一种能够获取物体表面信息并将其转化为三维模型的设备。
它通过激光、摄像头或其他传感器来捕捉物体的几何形状和纹理信息，然后将其转化为数字化的三维数据。
这种技术具有广泛的应用领域，包括工业设计、医疗、文化遗产保护等。
2. 原理3D扫描仪的工作原理主要分为三步：扫描、点云处理和三维重建。
2.1 扫描使用激光、结构光或其他传感器来扫描物体表面。
激光扫描仪利用激光束照射物体表面，并通过相机来记录激光点的位置。
结构光扫描仪则利用投射特殊光源的光斑在物体表面形成特定的纹理图案，并通过相机来记录图案的形变。
传感器等扫描设备会记录物体表面的各种信息。
2.2 点云处理将扫描得到的数据转化为点云。
点云是一种由大量离散点构成的数据结构，每个点都包含了物体表面的坐标信息。
点云处理的目标是去除噪音、滤波和对点云进行精细化处理。
2.3 三维重建将点云数据转化为三维模型。
三维重建的方法有很多种，包括基于体素的方法、基于曲面重建的方法等。
这些方法可以将点云数据转化为平滑的三维表面模型，以供后续应用使用。
3. 应用3D扫描仪具有广泛的应用领域，以下是常见的应用领域。
3.1 工业设计在工业设计中，3D扫描仪可以用来获取现有产品的几何形状和纹理信息，以便进行产品改进、模型重建和快速原型制作等工作。
它可以提高设计师的工作效率，并减少产品开发的时间和成本。
3.2 艺术品复制在艺术品复制领域，3D扫描仪可以用来获取艺术品的几何形状和纹理信息，然后通过三维打印技术来复制艺术品。
这种技术可以用来保存文化遗产，保护珍贵艺术品，并可以使更多的人享受到艺术品的乐趣。
3.3 医疗在医疗领域，3D扫描仪可以用来获取患者的身体部位的几何形状和纹理信息。
这种技术可以用于手术模拟、个性化医疗器械的设计制造以及假肢的制作等方面。
它能够提升医生的诊断和治疗效果，为患者提供更好的医疗体验。
3.4 文化遗产保护3D扫描仪可以用来对文化遗产进行数字化保护。
三维扫描仪使用说明
三维扫描仪使用说明一、产品概述二、产品组成1.扫描仪主体扫描仪主体是整个系统的核心组成部分，包括摄像头、激光器、光栅、电机、复位按钮等。
摄像头用于采集物体的图像信息，激光器用于产生扫描光束，光栅用于校正扫描的准确性。
2.扫描软件3.电脑电脑是连接扫描仪主体的终端设备，用于控制扫描仪的工作，并接收、存储和处理扫描数据。
三、使用指南1.安装将扫描仪主体放置在平稳的桌面上，连接电源线和电脑。
确保设备连接稳定，摄像头和激光器不受遮挡。
2.启动在电脑上安装好扫描软件后，双击软件图标启动。
系统会自动连接扫描仪主体并进行初始化。
3.预扫描准备在进行正式扫描前，需要进行预扫描准备。
选择合适的扫描对象，放置在扫描区域内。
调整扫描仪主体的位置和角度，保证整个物体能够完整地被扫描到。
4.扫描操作点击软件界面上的“扫描”按钮，扫描仪主体开始工作。
在扫描过程中，保持物体静止，尽量避免任何形式的震动和干扰。
根据软件的指引，适时调整扫描仪的位置，确保扫描到每一个细节。
5.扫描后处理6.存储和分享完成后处理后，可以将三维模型数据保存到电脑或者其他存储介质中。
用户还可以通过网络或其他传输方式，将模型数据分享给其他人员进行使用。
7.设备维护定期检查扫描仪主体的各个部件，保持清洁，并定期进行校准和维护。
保持设备处于干燥、通风良好的环境中，避免受潮和过于高温。
四、注意事项1.使用时注意安全，避免干扰和损坏设备。
2.在扫描过程中不要移动物体和设备，以免影响扫描效果。
3.请勿触碰激光器，以免对眼睛造成损伤。
4.操作前请仔细阅读使用说明，正确使用设备。
五、常见问题解答1.扫描结果不准确怎么办？可以检查扫描仪主体和物体是否稳定，以及光栅是否正确对准。
也可以尝试调整扫描仪的位置和角度，重新进行扫描。
2.扫描速度过慢怎么办？可以优化扫描软件的参数设置，适时调整扫描的精度和分辨率，或者更换更高性能的设备。
3.无法连接扫描仪怎么办？可以检查电源线和数据线是否连接稳定，以及电脑的USB接口是否正常工作。
三维立体扫描仪的使用方法
三维立体扫描仪的使用方法一、介绍三维立体扫描仪是一种用于捕捉物体表面三维几何形状和纹理信息的设备。
它通过激光或结构光等方式，快速而准确地获取物体的形状和细节，并生成相应的三维模型。
三维扫描技术在工业设计、文化遗产保护、医学等领域有着广泛的应用。
二、准备工作在使用三维立体扫描仪之前，需要做一些准备工作。
首先，确定要扫描的物体，并确保物体表面清洁无遮挡物。
其次，准备好扫描仪本身，包括电源、连接线等。
最后，安装相应的扫描软件，并确保软件与扫描仪兼容。
三、连接设备将扫描仪的电源线插入电源插座，并将连接线插入扫描仪和计算机之间的接口。
确保连接稳固可靠。
四、启动软件打开扫描软件，并按照软件的指引进行操作。
通常情况下，软件会提供一个用户界面，显示扫描仪的状态和扫描结果。
五、设置扫描参数在开始扫描之前，需要根据具体需求设置扫描参数。
这些参数包括扫描模式、分辨率、精度等。
根据物体的大小和细节要求，选择合适的参数。
六、进行扫描将物体放置在扫描仪的扫描区域内，并确保物体表面与扫描仪的光线保持一定的角度。
然后，点击软件界面上的扫描按钮，开始进行扫描。
在扫描过程中，保持物体的稳定，直到扫描完成。
七、处理扫描数据扫描完成后，软件会生成一个三维模型，包含物体的几何形状和纹理信息。
可以使用软件提供的编辑工具对模型进行进一步处理，如去噪、填补空洞等。
处理完成后，可以导出模型文件，用于后续的应用。
八、应用领域三维立体扫描仪广泛应用于各个领域。
在工业设计中，可以用于快速原型制作、产品设计和质量检测。
在文化遗产保护中，可以用于数字化文物的保存和研究。
在医学领域，可以用于制作个性化的义肢和假体等。
九、注意事项在使用三维立体扫描仪时，需要注意以下几点。
首先，保持扫描环境的稳定和光线的一致性，避免影响扫描结果。
其次，根据物体的特点选择合适的扫描模式和参数，以获得最佳的扫描效果。
最后，定期清洁扫描仪的镜头和传感器，保持其性能的稳定和可靠。
十、总结三维立体扫描仪是一种能够快速而准确地获取物体几何形状和纹理信息的设备。
3d扫描仪
三维扫描仪(3D scanner) 是一种科学仪器，用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状（几何构造）与外观数据（如颜色、表面反照率等性质）。
搜集到的数据常被用来进行三维重建计算，在虚拟世界中创建实际物体的数字模型。
这些模型具有相当广泛的用途，举凡工业设计、瑕疵检测、逆向工程、机器人导引、地貌测量、医学信息、生物信息、刑事鉴定、数字文物典藏、电影制片、游戏创作素材等等都可见其应用。
三维扫描仪的制作并非仰赖单一技术，各种不同的重建技术都有其优缺点，成本与售价也有高低之分。
但并无一体通用之重建技术，仪器与方法往往受限于物体的表面特性。
目录1定义2三维扫描仪分类与功能三维扫描仪功能拍照式三维扫描仪3测量方法分类1定义三维扫描仪(3D scanner) 是一种科学仪器，用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状（几何构造）与外观数据（如颜色、表面反照率等性质）。
搜集到的数据常被用来进行三维重建计算，在虚拟世界中创建实际物体的数字模型。
这些模型具有相当广泛的用途，举凡工业设计、瑕疵检测、逆向工程、机器人导引、地貌测量、医学信息、生物信息、刑事鉴定、数字文物典藏、电影制片、游戏创作素材等等都可见其应用。
三维扫描仪的制作并非仰赖单一技术，各种不同的重建技术都有其优缺点，成本与售价也有高低之分。
但并无一体通用之重建技术，仪器与方法往往受限于物体的表面特性。
例如光学技术不易处理闪亮（高反照率）、镜面或半透明的表面，而激光技术不适用于脆弱或易变质的表面。
2三维扫描仪分类与功能大体分为接触式三维扫描仪和非接触式三维扫描仪。
其中非接触式三维扫描仪又分为光栅三维扫描仪（也称拍照式三维描仪）和激光扫描仪。
而光栅三维扫描又有白光扫描或蓝光扫描等，激光扫描仪又有点激光、线激光、面激光的区别。
三维扫描仪功能三维扫描仪的用途是创建物体几何表面的点云（point cloud），这些点可用来插补成物体的表面形状，越密集的点云可以创建更精确的模型（这个过程称做三维重建）。
三维扫描仪原理
三维扫描仪原理
三维扫描仪是一种可以通过激光或光学投影原理，对物体进行非接触式扫描并生成三维模型的设备。
其原理主要包括以下几个步骤：
1. 光源：扫描仪通过内置光源产生激光或光栅投影，用于照射到目标物体表面。
2. 投影：激光或光栅经过扫描仪的光学装置聚焦，并以特定的角度投射到目标物体上。
3. 反射：光线照射到物体表面后，会产生反射光线。
这些反射光线会被扫描仪的探测设备接收并进行记录。
4. 探测：接收到的反射光线经过探测设备的接收器转化为电信号，然后通过微处理器进行信号处理和分析。
5. 三维重建：通过对接收到的反射光线进行测量，可以获取到目标物体表面的距离信息。
利用该信息，扫描仪可以对目标物体进行三维重建，并生成对应的三维模型。
6. 数据处理：生成的三维模型可以通过计算机进行后续的数据处理，进行点云配准、重建算法优化和数据滤波等操作，以获得更精确的三维模型数据。
总结起来，三维扫描仪通过照射物体表面，接收反射光线并测量其距离，最终生成相应的三维模型。
其原理基于光学投影和
反射光线的探测，结合计算机进行数据处理和重建。
这种非接触式的扫描方式，在工业设计、文物保护、医药领域等都有广泛的应用。
三维激光扫描仪的使用教程及效果展示
三维激光扫描仪的使用教程及效果展示现如今，随着科技的不断进步与发展，我们生活的方方面面都得益于现代科技的蓬勃发展。
其中，三维激光扫描仪作为一种先进的测量工具，正在被广泛应用于各行业中。
本文将为您详细介绍三维激光扫描仪的使用教程，并通过实际案例展示其出色的效果。
一、三维激光扫描仪简介三维激光扫描仪是一种使用激光测距原理进行三维信息采集与处理的仪器。
它通过发射激光束来扫描物体表面，通过接收激光反射回来的信号来测量物体的位置与形状，从而实现对物体的全方位测量与重建。
相比传统的测量工具，三维激光扫描仪具有测量速度快、精度高、操作简便等优势，被广泛应用于建筑、工程、制造、文化遗产保护等领域。
二、三维激光扫描仪的使用教程1. 准备工作在使用三维激光扫描仪之前，首先需要进行一些准备工作。
确保仪器处于正常工作状态，检查扫描仪的设备连接，确保电源充足，以便正常进行扫描操作。
另外，还需选择合适的扫描场景与扫描模式，根据实际需求确定扫描范围与精度。
2. 扫描操作开始扫描之前，我们需要将三维激光扫描仪放置在固定位置，并确保其稳定。
接着，在扫描软件中设置扫描参数，例如分辨率、角度等。
然后，根据扫描仪的指示，将激光束对准目标物体进行扫描。
在扫描过程中，需保持稳定的手持，保持扫描过程的连贯性和准确性。
3. 数据处理与重建一旦扫描完成，我们可以将扫描的数据导入到计算机中进行进一步处理与重建。
主要的数据处理步骤包括点云配准、深度图像处理、三维模型生成等。
通过配准技术，可以将多次扫描的数据进行对齐，形成一个完整的三维模型。
根据实际需求，可以对三维模型进行编辑、修复、优化等操作，以得到更加精确的模型。
三、三维激光扫描仪的效果展示随着三维激光扫描仪的普及与应用，其出色的效果也逐渐展现出来。
下面将通过几个实际案例展示三维激光扫描仪的应用效果。
1. 建筑测量与设计三维激光扫描仪可以快速准确地获取建筑物的外部结构与内部空间信息，方便进行建筑测量与设计。
三维扫描仪原理
三维扫描仪原理
三维扫描仪原理是通过使用一束激光器产生的激光束来扫描物体表面，并利用激光在物体表面的反射或散射来获取物体表面的几何信息。
三维扫描仪通常由以下几个组件组成：激光器、光电探测器和计算机数据处理系统。
首先，激光器会发出一束相干激光束，通常为红光或绿光。
激光束被聚焦成很小的点，然后沿着物体表面进行扫描。
当激光束照射到物体表面时，部分激光被物体表面吸收，部分激光被物体表面反射或散射。
被反射或散射的激光经过镜头进入光电探测器。
光电探测器会记录下每个激光点的坐标和强度信息。
通过对多个激光点进行扫描，可以获取到物体表面的大量坐标点。
这些坐标点可以构成物体的三维模型。
最后，计算机数据处理系统会对采集到的坐标点进行处理和分析，通过算法和数学模型来重建物体的几何形状。
得到的三维模型可以用于计算尺寸、表面曲率、体积等物体特征。
总之，三维扫描仪通过使用激光束扫描物体表面并记录坐标和强度信息，然后利用计算机数据处理系统对这些信息进行处理与分析，最终得到物体的三维模型。
这种原理可以应用于工业制造、文化遗产保护、医学等领域。
三维扫描仪使用方法及操作技巧
三维扫描仪使用方法及操作技巧一、准备工作1.确保扫描区域整洁无杂物，尽量保持背景简洁。
2.将三维扫描仪连接到电脑，并确保设备正常工作。
3.安装并打开三维扫描软件。
二、操作步骤1.设定扫描区域：在软件中选择适当的扫描区域大小和范围。
可以根据物体的尺寸和形状调整扫描区域，确保能够完整地扫描到物体表面的细节。
2.设置扫描参数：根据需要选择扫描参数，例如扫描分辨率、光源亮度、曝光时间等。
通常，较高的分辨率能够提供更精细的模型，但对硬件性能和扫描速度有一定的要求。
3.参考点标定：在物体上选择几个明显的特征点，并在软件中标定这些点。
这些点将作为参考点，用于对不同视角的扫描数据进行匹配和融合。
4.多角度扫描：将物体放置在旋转平台上（如果有的话），通过不同角度的扫描来获取物体的全面数据。
可以通过手动旋转物体或者调整扫描仪的扫描角度来实现。
5.扫描获取：根据软件的提示，控制扫描仪的运动，确保扫描仪对整个物体表面进行扫描。
通过保持一定的距离和角度，尽可能覆盖物体的所有细节。
6.数据处理：扫描完成后，将扫描数据导入到软件中进行进一步的处理。
根据软件提供的工具和功能，对扫描数据进行对齐、融合、滤波、剪裁等操作，以生成最终的三维模型。
8.导出和应用：将最终生成的三维模型导出到常见的文件格式，如STL、OBJ等，以便在其他软件中使用。
可以将模型用于3D打印、虚拟现实、增强现实、动画制作等方面。
三、操作技巧1.尽量保持平稳：在扫描过程中，尽量保持扫描仪和物体的相对位置和姿态稳定，避免晃动和位移。
2.视角变化：尝试在不同的角度和高度观察物体，并根据需要选择合适的扫描角度和距离，以获取更多细节和纹理信息。
3.避免光线干扰：在扫描过程中，避免直接的强光照射到物体表面，以免产生过度曝光或深度阴影，影响扫描质量。
4.重要细节扫描：对于物体上的一些重要细节和特征，可以专门进行额外的扫描，以确保其精确性和完整性。
5.参考点选择：在物体表面选择明显的特征点作为参考点时，尽量选择不同的位置和方向，以增加匹配的准确性。
三维立体扫描技术.
三维立体扫描技术曾经看过一部好莱坞科幻大片《异形》中，有这样的场景：在外星球上，勘探人员在进入未知洞穴之前，先释放一个可控制飞行状态的球状飞行器，飞入洞穴中，球状飞行器机体上有一圈的激光发射器，发射激光照射到洞穴内壁上，然后计算得知洞穴内壁的轮廓数据，无线传送至终端形成全息影像，供勘探队员了解分析其中的轮廓，用来避免其中的未知的危险。
这其中就运用到了三维立体扫描技术。
三维立体扫描技术是一种先进的全自动高精度立体扫描技术，通过测量空间物体表面点的三维坐标值，得到物体表面的点云信息，并转化为计算机可以直接处理的三维模型，又称为“实景复制技术”。
该项技术是集光，机，电和计算机于一体的一项高新技术。
此技术作为获取空间数据的有效手段能够快速的获取反映客观事物实时动态变化，真实形态特性的信息。
三维立体扫描仪就是针对三维信息领域的发展而研制开发的计算机输入信息的前端设备，只需对任意实际物体进行扫描就能在电脑上得到实物的三维图像和物体的真实色彩。
三维扫描仪分为两大类：接触式与非接触式。
接触式有三坐标测量机，铣削测量机；非接触式有激光扫描仪，照相式扫描仪，CT断层扫描仪。
三维立体扫描技术的发展历程：第一代：接触式测量又成为机械测量，这是目前应用为广泛的自由曲面三维模型数字化的方法之一。
三坐标测量机是接触式测量仪中的典型代表，它是以精密机械为基础，综合运用了电子技术，计算机技术，光学技术和数控技术等先进技术。
根据测量传感器的运动方式和触发信号的产生方式不同，一般将接触式测量方法分为单点触发式和连续扫描式两种。
三坐标测量机的测量传感器的主要形式为各种不同直径和形状的探针，当探针沿着被测物体表面运动时，被测表面的反作用力使得探针发生形变，这种形变触发测量传感器将测出的信号反馈给测量控制系统，经过计算机进行相关的处理得到所测量点的三维坐标。
其特点是：适用性强，精度高，不受物体光照和颜色的限制;适用于没有复杂型腔，外形尺寸较为简单的实体测量；由于采用接触式测量，可能会损伤探头和被测物表面，也不能对软质物体进行测量，应用范围受限制，切测量前需要规划测量路径，测量速度慢，效率低；目前还需要人工干预，不可实现全自动测量；接触式测量的扫描路径不可能遍及被测曲面的所有点，获取的只是关键特征点，因而测量结果往往不能反映整个零件的形状。
3d扫描仪的原理及应用实验报告
3D扫描仪的原理及应用实验报告1. 引言3D扫描仪是一种用于获取物体表面几何形状的设备。
它通过激光或光学技术将物体的表面进行扫描，并将扫描结果转换成数字化的三维模型。
本实验旨在深入探究3D扫描仪的工作原理，并通过实际应用实验来验证其性能。
2. 3D扫描仪的原理3D扫描仪的工作原理主要包括激光扫描和相位测量两个步骤。
2.1 激光扫描激光扫描是3D扫描仪的基础步骤，它利用激光束照射待扫描物体的表面，然后测量激光束的反射情况。
激光束被扫描仪内部的镜子反射，并在物体表面形成一系列点或线，这些点或线被称为点云。
激光扫描的结果是一幅由点云构成的二维图像。
2.2 相位测量相位测量是3D扫描仪中用于测量物体表面形状的关键步骤。
它利用激光在不同位置被反射或散射后的相位差来计算出物体表面的高度信息。
相位测量常用的方法有光学三角法、结构光和干涉法等。
3. 实验设计本实验选择了一台基于结构光原理的3D扫描仪进行实验验证。
3.1 实验器材•3D扫描仪设备•待扫描的物体•计算机3.2 实验步骤1.准备工作：将3D扫描仪设备连接至计算机，并进行初始化设置。
2.调整设备位置：将待扫描物体放置在扫描仪的工作台上，并保持物体稳定。
3.启动扫描软件：打开计算机上的扫描软件，并进行设备的校准和参数设置。
4.执行扫描：按下扫描按钮，开启扫描仪进行扫描。
设备会发出结构光投影，同时进行相位测量，并将扫描结果实时显示在计算机屏幕上。
5.数据处理：完成扫描后，将扫描结果导出为三维模型文件，并进行后续的数据处理或应用操作。
4. 实验结果与分析经过实验测试，我们成功地使用3D扫描仪对一个实物进行了扫描，得到了相应的三维模型。
4.1 扫描结果通过3D扫描仪获得的扫描结果是一个由点云构成的三维模型。
这个模型能够准确地还原出物体的几何形状，并具有一定的精度和分辨率。
4.2 数据处理与应用获得的三维模型可以通过专业的三维建模软件进一步处理，比如进行网格重建、拟合曲面等操作。
3D打印技术实训__三维扫描仪的使用
软件简介
• 软件简介 • 扫描模块 • 编辑模块 • 工程模块 • 网格模块 • 测量模块 • 其它模块
1
3
5
7
9
2 1. 选择工具 2. 智能选择 3. 撤销 4. 重做 5. 删除 6. 全选/不选/反选
4
6
8
7. 设置旋转中心
8. 重置旋转中心
9. 最佳视图
软件简介
• 软件简介 • 扫描模块 • 编辑模块 • 工程模块 • 网格模块 • 测量模块 • 其它模块
1
3
5
7
9
11
1. 操作对象 2
4
2. 网格面参数设置
3. 生成网格
4. 校准原点
5. 模型优化
6. 曲率采样
6 7. 标8记点优化10 8. 标记点拼接 9. 设为背景 10. 清空背景 11. 一键删除
软件简介
• 软件简介 • 扫描模块 • 编辑模块 • 工程模块 • 网格模块 • 测量模块 • 其它模块
设备保养
• 数据线 • 扫描头 • 数据接头 • 标定板
• 数据线由于需要经常移动，拖拽，因而更 加容易损坏，使用过程中需额外注意：
1. 使用前先理清数据线，切勿缠绕，使用完成将 数据线叠好整齐放置于设备防水箱；
2. 线缆电脑端切勿自由放置，应和电脑电源线绑 在一起，防止拉着过程中损坏数据接头；
3. 遇油遇水等环境扫描时，一定要做好保护措施， 扫描完成，及时清理；
设备防水箱
• 10M加长数据线 • 车载数据线 • 移动电源 • 磁性标记点 • 小号标记点（仅蓝光设备） • 轻便型设备箱 • 理线器 • 专业防震包装箱 • 其它
其它选配件
1 3
三维扫描仪工作原理
三维扫描仪工作原理概述三维扫描仪是一种用于获取真实物体的三维几何信息的设备，其工作原理是使用激光或光学投影原理与高精度测量技术相结合，通过对物体的表面进行扫描和测量，获取物体的三维坐标数据。
本文将介绍三维扫描仪的工作原理及其主要组成部分。
工作原理三维扫描仪主要有两种工作原理：光学投影和激光测距。
光学投影光学投影原理是通过投影仪将光斑投射到物体表面上，然后使用相机对光斑进行观测和测量。
这种方式需要在物体表面粘贴标记点，以便相机能够识别和跟踪。
当光斑从投影仪上发射并照射到物体上时，相机会记录下光斑的坐标，并通过计算光斑的位置和角度来确定物体表面的轮廓。
通过对不同角度下的光斑进行观测和测量，可以获取物体表面的三维坐标数据，从而得到物体的三维模型。
激光测距激光测距原理是利用激光束在物体表面上的反射和接收来测量物体的三维形状。
三维扫描仪将激光束发射到物体表面上，并使用光电元件接收激光的反射信号。
根据激光的发射和接收时间以及激光的速度，可以计算出激光束和物体表面的距离。
通过对不同角度下的激光测距进行观测和测量，可以获取物体表面的三维坐标数据。
主要组成部分三维扫描仪主要由以下几个组成部分组成：激光器激光器是三维扫描仪的核心部件之一，它产生高能量、相干和直线性的激光束。
常用的激光器有二极管激光器和气体激光器。
二极管激光器具有小体积、低功率消耗和长寿命的特点，适合用于便携式和低成本的三维扫描仪；气体激光器具有高能量、高光斑质量和长距离照射能力，适合用于高精度和远距离扫描。
接收器接收器用于接收激光的反射信号，并将信号转换为电信号进行处理和分析。
常用的接收器包括光电二极管和CCD/CMOS相机。
光电二极管具有快速响应、低噪声和较大的动态范围的优点，适合用于高速扫描和大范围测量；CCD/CMOS相机具有高分辨率和丰富的图像信息，适合用于高精度和高质量的三维重建。
三角测距原理三角测距原理是基于光学三角测量原理和三角函数的计算，通过测量激光束和相机之间的角度和距离来计算物体表面的三维坐标。
三维扫描仪的工作原理
三维扫描仪的工作原理
三维扫描仪利用光学、激光或结构光等技术原理，通过捕捉物体表面的几何形状和纹理信息，从而实现对物体的三维建模或数字化重建。
光学原理主要基于相机成像，通过摄像机的透视投影将物体表面从不同视角拍摄下来，然后通过计算机对不同视角的图像进行配准，并提取出每个像素点的空间坐标，最终形成三维点云。
激光原理利用激光器发出的激光束照射到物体表面，激光束被物体反射或散射后经由接收器接收到，接收器通常是一个光电元件，它能够检测到激光的强度和时间信息。
通过测量激光到达物体表面和反射回来所用的时间，以及激光的强度衰减，可以推导出物体表面的形状和距离信息。
结构光原理采用投影仪将编码的光模式投射到物体表面，物体表面上的几何纹理将对投射的光模式产生形变。
利用相机捕捉到这些变形的图像，并结合预先编码的光模式，可以通过计算得到物体表面的三维坐标。
常见的结构光技术包括正弦光条纹投影、格雷码投影等。
无论是光学、激光还是结构光原理，三维扫描仪都需要通过由硬件设备和计算机软件组成的系统来完成图像或数据的采集、处理和分析。
通过对捕捉到的表面数据进行滤波、配准和重建等算法处理，最终得到高质量的三维模型。
三维扫描仪的原理及应用
三维扫描仪的原理及应用1. 引言三维扫描仪是一种可以快速获取物体表面形状信息的设备。
随着科技的进步和应用领域的不断扩展，三维扫描仪的原理和应用也越来越多样化和广泛。
本文将介绍三维扫描仪的基本原理，并探讨其在各个领域中的应用。
2. 三维扫描仪的基本原理三维扫描仪通过光学或机械手臂的方式对物体进行扫描，从而获取物体表面形状的三维信息。
其基本原理可以简单描述如下：1.发射光束：三维扫描仪会发射一束光束（如激光束或结构光）到物体表面。
2.接收反射光：物体表面会对光束进行反射，三维扫描仪会接收到反射光。
3.计算深度：根据接收到的反射光，三维扫描仪会计算出每个扫描点在场景中的深度信息。
4.构建三维模型：通过扫描多个点，三维扫描仪可以构建出物体的完整三维模型。
3. 三维扫描仪的应用领域3.1 艺术和文化遗产保护三维扫描仪在艺术品和文化遗产的保护中起到了重要的作用。
它可以快速且精确地记录艺术品的形状和细节，为艺术品的数字化保存提供了便利。
此外，三维扫描仪还可以帮助文化遗产保护机构进行文物的修复和保护工作。
3.2 工业制造在工业制造领域，三维扫描仪被广泛应用于产品设计和质量控制过程中。
它可以帮助设计师快速获取产品的形状数据，并进行数字化建模和分析。
同时，三维扫描仪还可以用于产品质量检测，通过与设计模型进行比对，发现产品的缺陷和偏差。
3.3 医疗保健在医疗保健领域，三维扫描仪用于制作个性化医疗器械和假体。
通过扫描患者的身体部位，如牙齿、颅骨或肢体，三维扫描仪可以生成精确的数字模型，为医生提供更准确和个性化的治疗方案。
同时，三维扫描仪还可以用于制作义肢、矫形器具等医疗辅助设备。
3.4 虚拟现实和游戏在虚拟现实和游戏领域，三维扫描仪用于捕捉真实世界中的物体和人体，并将其精确地重建为虚拟场景中的模型。
这使得用户可以在虚拟环境中与真实物体进行互动，增强了虚拟现实和游戏的沉浸感和真实感。
3.5 建筑和文化遗产重建三维扫描仪在建筑和文化遗产重建中也有广泛的应用。
三维激光扫描技术 ppt课件
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。
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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。
3维扫描仪原理
3维扫描仪原理
三维扫描仪是一种通过激光或者光斑扫描技术获得物体表面三维结构信息的设备。
其工作原理主要涉及以下几个方面：
1. 光源发出激光或者光斑：扫描仪通常会使用激光器或者光斑作为光源。
这些光源会产生一束光线，用于照射在待扫描的物体表面。
2. 光线照射到物体表面并被反射：照射在物体表面的光线会被物体表面反射。
光线的反射与物体表面的形状和特征有关。
3. 接收光信号：扫描仪会安装一组光电传感器或者像素阵列来接收从物体表面反射回来的光信号。
传感器或像素阵列负责将接收到的光信号转化为电信号。
4. 计算物体表面的三维坐标：通过记录光信号的时间、位置和强度等参数，扫描仪能够计算出物体表面的三维坐标。
这些坐标信息可以构建出物体的三维模型。
5. 数据处理和重建：计算得到物体表面的三维坐标之后，需要通过数据处理和重建技术对原始数据进行处理和分析，以生成高精度的三维模型。
这涉及到点云配准、去噪处理、曲面重建等算法。
6. 数据可视化和应用：最后，通过三维可视化技术将生成的三维模型呈现出来，以便用户进行观察、分析和应用。
这些模型可以应用于工业设计、文物保护、医学影像等领域。
总体来说，三维扫描仪通过照射物体表面并接收反射的光信号，通过计算和处理这些信号，得到物体表面的三维坐标信息，进而生成高精度的三维模型。
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二、三维扫描的工作原理
2．三维激光扫描的精度
精度是指量测值与真值的符合程度。激光扫描仪精度一般有两种指标， 单点精度和模型化精度。其中模型化精度是指通过计算机软件把点云 建成目标空间结构几何模型后的精度。模型化后的精度一般显著高于 单点精度。
二、三维扫描的工作原理
3．精确度
精确度是指对同一点进行 两次或多次量测数据之间 的符合程度。
二、三维扫描的工作原理
4．扫描成果的便用和提高精度的方法
➢ 可以通过计算机软件处理扫描数据点云，自动在计算机上建立出目标结构几何 模型称为模型化或建模过程，使用模型上的数据可迅速地完成后续绘图，以及 图形或结构空间数据分析工作。
➢ 通过高密度扫描或多次扫描，可以获得高质量的点云。把点云简单处理后可以 直接输入到计算机，并可直接利用CAD软件工具制图。
➢ 三维扫描仪分类为接触式与非接触式两种，后者又可分为主动扫描与被动扫描， 这些分类下又细分出众多不同的技术方法。
一、三维扫描技术的简介
三维扫描就是测量有形物体表面的三维坐标数据，而每一个数据(点) 都带有相应的X,Y,Z坐标数值。这些数据(点)集合起采形成的点云，就 能构成物体表面的特征。 逆向工程技术发展至今，在数据处理、曲面拟合、规则特征识别、专 用软件开发等方面已取得了很大的进步。但在实际应用中，整个过程 的自动化程度并不高，许多工作仍需由人工完成，技术人员的经验对 最终产品的质量仍有较大影响。
➢ 三维扫描仪的用途是把搜集到的数据用来进行三维重建计算，创建物体几何表 面的点云，这些点可用来插补成物体的表面形状，创建实际物体的数字模型， 越密集的点云可以创建更精确的模型(这个过程称做三维重建)。
➢ 三维扫描仪可模拟为照相机，它们的视线范围都呈圆锥状，信息的搜集皆限定 在一定的范围内。两者不同之处在于相机所抓取的是颜色信息，而三维扫描仪 测量的是距离。由于测得的结果含有深度信息，因此常称为深度图像或距离图 像。
一、三维扫描技术的简介
深入研究的方面：
数据测量
数据处理
软件技术
集成技术
二、三维扫描的工作原理
1．三维激光扫描仪的工作原理
➢ 扫描仪对目标发射激光根据激光发射和接收的时间差原理,得到一个被测点与 扫描仪的距离量测值。然后利用这个距离量测值，对测量该数据时同时记录下 来的扫描仪垂直和水平两个方向的步进角度值进行计算，得出被测点上的X、 Y、Z的相对三维坐标。这个带有三维坐标值的点,被送到计算机上记录并显示 出来。众多个点依据各自的空间坐标排列，形成目标的空间数据点云，点云也 就揭示了目标的形体和目标空间结构。
二、三维扫描的工作原理
4．扫描成果的便用和提高精度的方法
➢ 点云密度越高，精度自然就高，但有两点问题要注意： 第一是国内大部分人员使用的PC机的配置一般都比较低，如果点云数据太大，
一般计算机运行不了； 第二是点云表现出来的物体在CAD软件上通常不好识别，这就需要使用贴有物
体彩色照片并能够表现纹理的点云，更为方便的是直接使用自身带有色彩的点 云。
《《机机械械雕雕刻刻创创作作》》
第三章 数字化雕刻的工艺装备
第五节 三维立体扫描设备
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第五节 三维立体扫描设备
三维扫描技术的简介 三维扫描的工作原理
第五节 三维立体扫描设备
感谢聆听