1、手持式激光掃描儀成思源 楊雪榮1第1頁，共18頁。教學要求：了解手持式激光掃描儀的結構、原理了解手持式激光掃描儀主要功能了解手持式激光掃描儀方法2第2頁，共18頁。手持式激光掃描系統： 手持式激光掃描系統即是采用激光三角測量原理對物理模型的表面進行數據采集。 是繼基于三坐標測量機激光掃描系統、柔性測量關節臂的激光掃描系統之后的“第三代”三維激光掃描系統。該掃描儀無需任何關節臂的支持，只需通過數據線與普通PC或者筆記本電腦相連接，就可以手持該掃描儀任意自由度地對待測零件、文物、汽車內飾件、鞋模、玩具等進行掃描，從而快速、準確并且無損的獲得物體的整體三維數據模型,達到質量檢測、現場測繪與逆向CAD

2、造型、模擬仿真和有限元分析的目的。 3第3頁，共18頁。其特點有：無需其他外部跟蹤裝置，如CMM、便攜式測量臂等。利用反射式自粘貼材料進行自定位。采用便攜式設計，具有質量和體積小，具有運輸方便的特點，因而不受掃描方向、物件大小及狹窄空間的局限，可實現現場掃描。掃描過程在PC屏幕上同步呈現三維數據，邊掃描邊調整；通過對定位點的自動拼接，可以做到整體360度掃描一次成型，同時避免漏掃盲區。直接以三角網格面的形式錄入數據，由于沒有使用點云重疊分層，避免了對數據模型增加噪音點；而且采用基于表面最優運算法則的技術，因此掃描得越多，數據獲取就越精確。數據輸出時，自動生成高品質的STL多邊形文件，馬上可以讀

3、入CAD軟件以及快速成型機和一些加工設備；同時兼容多種逆向軟件，可以生成各種CAD格式文件。 4第4頁，共18頁。手持式激光掃描測量系統組成 如圖所示，該掃描儀的下端小圓孔為十字激光發射口，激光由該孔中發射出；中間黑色按鈕是觸發器，按住此按鈕系統開始接受數據；上端兩個大圓孔是CCD鏡頭，接收反射回來的激光；每一個CCD鏡頭的周圍是四個LED發光點，用于屏蔽周圍環境光對掃描數據的影響。 5第5頁，共18頁。REVscan手持式激光掃描測量硬件系統包括以下配件：火線PCMCIA數據采集卡、數據線、電源適配器、支撐架以及計算機，由以上配件和REVscan手持式激光掃描儀組配成一個完整的激光掃描硬件系

4、統如圖4-2所示。 6第6頁，共18頁。軟件系統與硬件系統相配套的軟件系統是VXscan數據處理軟件。VXscan軟件可將掃描儀掃描得到的數據進行保存，并可以直觀顯示當前工作進度等操作。VXscan的操作界面如圖4-3所示。7第7頁，共18頁。VXscan軟件與其它軟件界面類似，從上至下分別標題欄、菜單欄、工具欄、視窗以及狀態欄，左邊樹形控制欄顯示的是菜單“View”下的命令，可通過單擊樹形控制欄內的項目直接對命令進行操作。 8第8頁，共18頁。操作流程1、著色處理和配置顏色。 2、貼標記點。 3、組配硬件系統。 4、啟動VXscan軟件 5、掃描。 6、保存文檔。 9第9頁，共18頁。著色處

5、理和配置顏色。 如果掃描的模型是反射效果較為強烈的塑料、金屬等材質，CCD無法正確捕捉到反射回來的激光，也就無法正常進行掃描。通過噴施著色劑可增強模型表面的漫反射，使CCD正常工作。著色劑的噴施不可以太薄或者不均勻，會因此影響到最終點云數據的完整程度；著色劑的噴施不可以太厚，因為太厚不僅會覆蓋掉一些細節特征處，而且會因此增大零件的外形，影響到點云數據的準確性。較好的著色方法是進行多次噴施，直到各個部位都均勻著色為止。如果掃描的模型不是反射效果強烈的材質，通過軟件對顏色的配置可完成對模型的掃描。 10第10頁，共18頁。貼標記點。 通過在模型表面粘貼標記點的方法進行空間定位，可以實現對不同角度掃

6、描數據的拼接。標記點表面擁有很好的反射效果，以便于掃描儀能夠準確定位該點的空間位置，從而在掃描儀自身的系統空間中表達出來，并通過激光對可識別定位點之間物體表面的探測，實現物體模型轉換為數字模型；但是系統無法識別標記點自身的表面情況，由系統自動以平面的形式填充，所以標記點不能夠貼在零件的特征處或曲率變化較大的位置。貼標記圓點的一般距離是8-20cm，規則是在平面或曲率變化較小的區域貼較少的標記點，在特征處或曲率變化較大的區域貼較多的標記點。 11第11頁，共18頁。組配硬件系統。 按照上一節的內容對硬件系統進行組配。由于掃描儀比較輕巧，所以在組配和測量時拿住它測量比較輕松。需要注意的是，因為RE

7、VScan掃描儀是高精密的光學設備，所以在組配和測量過程中避免碰撞掃描儀，否則會降低掃描的精度，甚至可能損壞掃描儀。 12第12頁，共18頁。啟動VXscan軟件。 如果系統沒有提示“沒有找到掃描儀設備”，則說明測量系統已正確組配。啟動VXscan軟件，并處于接受數據狀態。按住觸發器，激光發射孔發射十字激光，LED發射紅色屏蔽光。如圖4-4所示，至少有3個定位點在系統的識別范圍之內，系統才開始接收數據。激光從發射孔發出，由CCD鏡頭接收，并在VXscan軟件中以直觀的曲面模型的形式表現出來。 13第13頁，共18頁。掃描。 在進行掃描工作之前，先確定模型的大小、顏色，并對相關參數進行設置。在掃

8、描過程中，掃描儀的激光發射器與激光“十”字照射的相應零件區域保持在250mm-300mm，使掃描儀達到最佳的數據輸入狀態；如果兩者的距離過近或過遠，系統將自動提示。最佳的掃描方向為激光“十”字的兩個相鄰邊的角平分線方向。如圖4-5所示為模型正在掃描的過程當中，為了減少環境的干擾，掃描過程中，掃描儀會發出紅色的屏蔽光。 14第14頁，共18頁。在電腦上顯示紅色的參照標志點代表它們正在掃描的區域中，該區域正在被采集到電腦中。通過在電腦顯示屏上的觀察，可以獲得點云的質量，以根據顯示來判斷掃描的質量是否符合要求，并且可以針對點云殘缺的部分進行進一步的掃描。 15第15頁，共18頁。掃描時一般從曲率變化較小的面開始，當一個面掃描完轉至相鄰面時，必須保證至少有三個標記點在掃描范圍之內，否則系統將停止輸入數據。如果多次翻轉至相鄰面均失敗，可適當增加兩個面的標記點，使掃描工作順利進行。 16第16頁，共18頁。1、模型尺寸較小。尺寸較小的模型由于不能貼足夠的標記點，也就無法完成掃描儀的鄰邊翻轉測量的過程。對于此類零件的掃描需要增加輔助工具來完成測量，比如可以通過增加一塊輔助平面板來進行測量。在輔助板面上按照貼標記點的規則均勻貼滿標記點，而模型本身可以不貼標記點，通過輔助板上的定位點就可以完成對小尺寸模型的測量。如圖4-