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三維掃描技術作為獲取空間數據的有效手段,以其快速、精確、無接觸測量等優勢在眾多領域發揮著越來越重要的作用。隨著逆向工程技術的快速發展,通過非接觸測量獲取產品外形數據的三維掃描技術在產品制造中的作用越來越顯著。
由于外界環境、掃描設備本身以及掃描策略選擇不當等因素,掃描獲取的點云會存在不同程度的缺陷,以致影響后續的逆向建模精度。為減少人為因素對點云數據采集的影響,應有效采用不同的掃描策略。
要完整掃描一個物體,往往要進行多次、多視角測量,才能獲取完整的產品外形點云。
光柵掃描儀系統的內置軟件,能支持不同的視角拼合。掃描中系統可以利用粘貼的標志點來識別坐標位置,進行自動拼接并自動刪除重復數據。
工件需要多角度的掃描才能將所有特征區域完整呈現,掃描時可以利用掃描軟件的標志點自動拼接技術,標志點隨機貼在工件上,采用墊塊等輔助工具對工件進行空間角度變換。不同空間角度掃描只需彼此之間有3個以上公共點,系統便能自動將所有數據精確地拼接在一起。
產品貼點策略如下:1)相鄰兩次測量之間,最好有4個重合的標記點,才能保證拼合順利;2)標記點的排列應避免在一條直線上,且不能呈等邊或等腰分布;3)標記點之間的距離應該互不相同,高低錯開,不能貼成規則點陣分布。
轉臺貼點仍然是利用掃描軟件的多視角拼合技術對片狀點云自動進行拼接,與產品貼點不同的是,把協助軟件識別坐標的標志點粘貼在轉臺上,利用轉臺的旋轉變換空間角度實現自動拼合。與產品貼點相比,在轉臺上貼點不會破壞工件本身的完整性,后續點云不會產生空洞。但轉臺貼點必須對產品進行兩次掃描,然后在geomagic wrap等專業軟件中進行點云拼接才可獲取完整點云。
轉臺貼點策略如下:1)相鄰兩次測量之間,至少要有3個重合的標記點,才能保證拼合順利;2)產品需要固定在轉臺上,掃描時與轉臺保持靜止;3)轉臺上的標志點的排列應是隨機、無序的,避免出現對稱或規則分布;4)產品最好小角度傾斜安放,較易獲取完整的點云。
數控轉臺自動掃描與前兩種策略不同,不是利用標志點協助數據拼合,而是預先設定每次拍攝時自動轉臺的旋轉角度,利用角度坐標對點云進行拼合,數控轉臺的操作簡單,但測量時會更多地受到轉臺大小
和旋轉精度的限制。采用數控轉臺無法一次完成產品的完整掃描,一般需要分2次或多次掃描,再利用專業的點云處理軟件進行拼接處理。
數控轉臺自動掃描策略如下:1)自動掃描幅數一般設置在6~12幅之間,以免點云量過大;2)在掃描過程中必須保證產品相對于轉臺的絕對靜止,可使用黏土等進行固定;3)轉臺和掃描儀之間的距離要調整準確,產品占掃描可視區域1/2~3/4為宜。
點云質量決定了逆向建模的速度和精度,除了設備和軟件因素之外,采用合理的掃描策略是獲取高質量點云的關鍵。
上海頂柱科技的AURUM 3D掃描儀是掃描小細節的非常理想的解決方案。
掃描頭搭配自動轉臺能夠快速獲取物體的小細節。310萬高像素還原細節逼真。