三维扫描仪原理与应用论文

1、三维扫描仪学号：123456789 姓名：（Oo。）摘要：三维扫描仪（3D scanner）是一种科学仪器，用来检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。关键字：三维扫描仪CCD机器视觉测量逆向工程正文：三维扫描仪是光电传感器的一种，一般用于测量物体的三维坐标。从而间接地得到被测物的空间坐标，尺寸，形状。

2、以及通过计算机处理得到的三维坐 标矩阵，合成机器视觉。机器视觉用途很广，比如可用于机械手视觉向导、产品外观尺寸检测、逆向 工程等。真正实现生产智能化、自动化。节约人力成本。服务工农业。非常具有 研究价值!下面讨论三维扫描仪的工作原理。逐点扫描型:图2彼测物体CCD1V CCB2 0 2像素中心缱/像素中心线像素中心线图1像素中心线一OT1GCD2逐点撇光发射置像素差kXoI 激光反射点被捕捉像素差小 激光反射点被捕M由图1可看出，中间的激光发射装置逐点发射激光，激光以点的形式射到 物体表面并反射，被2个CCD相机所捕捉（CCD相机都为对激光光波敏感，对可 见光光波不敏感类型）。捕捉到的信息传入

3、计算机进行处理。计算机通过计算像 素中心线到激光反射点的像素差（图2所示），计算出CCD相机中心线与激光反 射点到CCD相机这条直线的角度，间接计算出。1和。2（图1所示）。2个CCD 相机距离已知，所成夹角已知。当计算出。1和e 2后，根据三角形原理，可计 算出激光反射点的相对坐标（X，Y）。同理，如果在激光发射装置的上面放一个 CCD相机，便可计算出激光反射点的竖直坐标Z。至此，通过一个激光发射装置， 3个不同方向放置的CCD相机，就可测量激光反射点的相对三维坐标（X,Y,Z）。如果激光发射装置逐点发射，CCD相机逐点捕捉，通过计算机处理后可得到 一条线的三维坐标，如果激光发射装置逐行发射

4、，CCD相机逐行捕捉，输入计算 机处理后便可得到一个面的三维坐标，称作面的三维坐标矩阵。下面谈谈三维扫描仪的应用，通过上面的方法，就可得到了一个面的三维坐 标矩阵。把这个三维坐标矩阵输入计算机，让计算机进行处理，比如数字滤波， 变换，特征提取等。就可得知所扫描物体的尺寸形状，距离等。能让计算机判断 所扫描物体的几何尺寸，边缘等特征信息。以便向机械手发出动作指令。真正实 现视觉信息引导机械手工作！使得机械手更加智能化。精度高的还能检测所扫描 物体面的粗糙程度。除了上面所讲的高端应用机器视觉指引机械手动作外，恐怕大部分企业购买 三维扫描仪的用途是逆向工程。通过扫描现有的成品零件，逆向生成CAD文件

5、或 模型，然后生成CAM文件。就可生产制造出产品！省去了开发设计环节！大大节 省了时间和成本。这点非常适合中国中小企业，符合国情！不怪我们感叹中国山 寨产品如此之多啊！三维扫描仪还可以大范围远距离的测量，比如用在三角测距，城市规划，地 形勘探等。其次，三维扫描仪还可用于工业检测，检测产品的形位误差，判断产品是否 合格等进行三维检测。一般用于机械产品检测。使验收快速化，智能化。由以上所述可知，三维扫描仪用途和优点如此之多，但我们生活中怎么就没 见过三维扫描仪呢？原因在于目前三维扫描仪的价格普遍较为昂贵！少则几十万 人民币一台，多则上百万人民币一台！大部分企业或个人望而止步，所以没有得 到普及。其

6、次有了三维扫描仪硬件部分外，还需连接配套的三维坐标矩阵处理软 件，也就是计算机视觉处理软件，才能进行三维测量，一般计算机视觉处理软件 都很难开发。所以三维扫描仪的价格很高很高，能拥有者很少很少！分析以上信息后，我决定自行开发三维扫描仪。要开发三维扫描仪需要解决 的问题是寻找能控制激光发射的装置，并控制它逐点或逐行进行发射同时保证发 射精度。其次要解决的问题是CCD相机对反射点的高灵敏度的捕捉，并屏蔽干扰。 最后要解决的是对数据处理得出空间坐标的算法的开发。解决了以上3个问题， 我想开发三维扫描仪也不是什么难事。参考文献: HYPERLINK /view/3359031.htm /view/3359031.htm HYPERLINK /view/1737789.