3D打印技术课件 三维扫描的历史与发展

【数控技术应用】3D打印技术项目三：三维数据的获取学习目标1、了解三维扫描及三维扫描仪定义

2、掌握三维扫描仪的种类及发展三维扫描的历史与发展知识要点

三维扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构及色彩进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。它的重要意义在于能够将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。三维扫一、三维扫描简介描技术具有速度快、精度高的优点。其测量结果能直接与多种软件接口，这使它在CAD、CAM、CIMS等技术应用日益普及的今天很受欢迎。知识要点三维扫描仪(3Dscanner)是一种进行三维扫描的科学仪器，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。在发达国家的制造业中，三维扫描仪作为一种快速的立体测量设备，因其测量速度快、精度高，非接触，使用方便等优点而得到越来越多的应用。用三维扫描仪对样品、模型进行扫描，可以得到其立体尺寸数据，这些数据能直接与CAD/CAM软件接口，在CAD系统中可以对数据进行调整、修补、再送到加工中心或快速成型设备上制造，可以极大的缩短产品制造周期。知识要点三维扫描仪分为接触式三维扫描仪(也称三坐标测量仪)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。（图4_1_1_2为三坐标测量仪，图4_1_1_3为三维激光扫描仪）。图4_1_1_2二、三维扫描仪的种类图4_1_1_3知识要点

1884年，德国工程师尼普科夫(PaulGottliebNipkow)利用硒光电池发明了一种机械扫描装置，这种装置在后来的早期电视系统中得到了应用，到1939年机械扫描系统被淘汰。虽然跟后来100多年后利用计算机来操作的扫描仪没有必然的联系，但从历史的角度来说这算是人类历史上最早使用的扫描技术。

扫描仪是19世纪80年代中期才出现的光机电一体化产品，它由扫描头、控制电路和机械部件组成。采取逐行扫描，得到的数字信号以点阵的形式保存，再使用文件编辑软件将它编辑成标准格式的文本储存在磁盘上。从诞生至今，扫描仪的品种多种多样，并在不断地发展着。三、三维扫描仪的发展历程知识要点

第一种三维扫描仪：点测量

代表系统有：三坐标测量仪；点激光测量仪；关节臂扫描仪。通过每一次的测量点反映物体表面特征，优点是精度高，但速度慢，如果要做逆向工程，只能在测量高精密形位公差要求的物体上有优势。适合做物体表面形位公差检测用。知识要点第二种三维扫描仪：线测量代表系统有：三维台式激光扫描仪，三维手持式激光扫描仪，关节臂+激光扫描头。通过一段（一般为几公分，激光线过长会发散）有效的激光线照射物体表面，再通过传感器得到物体表面数据信息。适合扫描中小件物体，扫描景深小（一般只有5公分），精度较高，此代系统是发展比较成熟的,其新产品最高精度已经达到0.01微米。所以，精度上，其比肩点扫描。速度上已有极大地提高。在高精度工业设计领域，将有广阔用途。知识要点

代表系统有：拍照式三维扫描仪，三维摄影测量系统等。通过一组（一面光）光栅的位移，

再同时经过传感器而采集到物体表面的数据信息。第三种三维扫描仪：面扫描代表系统：知识要点1：三维扫描仪的用途是创建物体几何表面的点云（pointcloud），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）。若扫描仪能够取得表面颜色，则可进一步在重建的表面上粘贴材质贴图，亦即所谓的材质印射（texturemapping）。2：三维扫描仪可模拟为