1、逆向工程與快速成型技術應用實驗報告 蘇州市職業大學機電工程學院 實驗名稱 三維數據掃描姓名：黃佳偉班級：12模具設計與制造3班日期 ：2014.9.2小組成員：黃佳偉 蔣程飛 解翔宇 李長江 劉凱 李臻目錄一實驗目的3二實驗要求3三實驗步驟及方法3四所需的設備、儀器、工具或材料3五思考題10六實驗小結10一、 實驗目的 1. 掌握一種非接觸光學測量設備三維掃描的方法 2. 掌握 Geomagic Studio 軟件點階段數據處理的方法，熟悉點階段數據處理主要命令的使用。 實驗要求完成實物的三維數據掃描及點階段的數據處理，得到一個完整的多邊形數據模型。三、 所需的設備、儀器、工具或材料 1. 掃

2、描件（學生自己準備） 2. 柯尼卡美能達 VIVID910 掃描儀 3. Geomagic Studio10.0 逆向設計軟件 4. 電腦 四、實驗步驟及結果 （一）數據的掃描 Step1 掃描件的準備。該掃描件反光效果較為合理，則不需要噴涂上顯像劑；為了以后該數據拼合的方便與準確，應在被掃描件表面上做上點標記。 Step2 啟動 Konica Minolta VIVID 910 三維掃描儀，再啟動電腦，打開 Geomagic Studio。點擊工具欄上的“插件”按鈕出現圖 1 所示的對話框。Step3 調整掃描儀與掃描件之間的距離與視角，保證掃描件在顯像框的中心位置 。 Step4 點擊圖

3、1所示對話框中的 Scan 按鈕，開始掃描。等待數秒后，顯像框更新為圖 2 所示，根據出現的點的色譜，分析數據的質量，掃面圖以顏色來表示距離，越紅表示掃描儀與物體距離越近，越藍則越遠，圖2中可以看出小豬存錢罐的額頭距離掃描儀最近，四周部分距離較遠。 圖1 圖2物體掃描后的顯像框Step5 點擊圖 1所示對話框的“確定”按鈕，完成一個視角的掃描。 Step6 將掃描物選擇一個角度，重復步驟（4）（5），直至所有實體都被掃描到。 （二）數據的預處理 物體掃描后的顯像框Step 1 將掃描數據導入 Geomagic Studio 軟件，刪除每片點云數據體外孤點。如圖3，選擇一片點云數據，在【選擇】【

4、選擇依據】【區域】的對話框中選擇百分比為50，紅色為選中的點，點擊【應用】【確定】，系統自動選擇點云數據體外孤點，在【點】【刪除】下進行刪除。如圖4為完成后的數據。用相同的操作對其它的點云數據體外孤點進行刪除。 圖3刪除點云數據體外孤點圖4刪除點云數據體外孤點完成圖Step 2 手動注冊點云數據。選中模型管理器中的所有數據模型，然后選擇【對齊】【手動注冊】，在模型管理器對話框中，選擇“n點注冊”。在【模式】下先選擇“n點注冊”，【定義集合】中的固定模式選擇“scan-000a”，浮動模型選擇“scan-001”。在固定模型和浮動模型窗口選擇相對應的至少3點進行注冊如圖5，在第三個窗口中將顯示出

5、兩個數據模型對齊后的效果圖。圖5手動注冊點云數據選擇好點之后，點擊【注冊器】進行注冊，查看“統計”一欄的平均距離和標準偏差是否符合標準，若符合標準則點擊【下一個】進行下一次注冊，接下來的注冊過程中，固定窗口的選項不變只改變浮動模型的選擇，在兩個窗口選擇相對應的三個公共特征點進行注冊。圖6為注冊完成后的模型，點擊確定按鈕退出手動注冊。圖6手動注冊點云數據完成圖 Step 3 全局注冊點云數據。點擊【對齊】【全局注冊】出現圖7 注冊對話框。點擊應用按鈕，軟件對掃描數據進行重新計算，進一步減小對齊的誤差。圖8為完成圖 圖7全局注冊圖 圖8全局注冊圖完成圖 Step 4 合并點云數據。 選擇【點】【合

6、并】，將彈出“合并掃描”對話框，可以將多個點數據合并成為一個以三角形組成的片數據，如圖9。圖10為合并后的圖。圖9合并 圖10合并完成圖五、思考題 1. 減少噪音時，參數選項中自由曲面、棱柱形分別對應什么類型的模型？ 2. 分析三維數據掃描時產生誤差的因素。 3多視覺數據拼合時，手動注冊的方式有哪幾種？在使用不同的注冊方式時，應注意哪些問題？ 答：1.自由曲面對應以自由曲面為主的模型，棱柱形對應以模型中有銳利邊角的模型。2.產生誤差的因素大致分為：儀器誤差，與目標物體反射面有關的誤差，外界環境條件。儀器誤差是儀器本身性能缺陷造成的測量誤差，包括激光測距的誤差，掃描角度的誤差；與目標物體反射面有關的誤差主要包括目標反射面傾斜的影響和表面粗糙度的影響；外界環境主要包括溫度，光線等因素。3.手動注冊分為：“1點注冊”“n點注冊”“刪除點陣格”三種注冊模式。 注意的問題：當使用“1點注冊”時，接近的方位很重要，否則注冊不能正確工作，盡量選擇好的點是獲得高精度的關鍵。當使用“n點注冊”時，將在兩個模型窗口分別選擇相對應的多個公共特征點（3點或3點以上）進行注冊。當使用“刪除點陣格”時，可以根據點云的實際特征進行靈活選擇。六、實驗小結 通過本次實驗，我對產品掃描有了一定的認識