逆向工程与快速成型技术应用 第4版 思考题及答案 项目二 逆向数据采集技术

《项目二逆向数据采集技术》思考题参考答案2-1扫描二维码，观看视频“2-12接触式和非接触式扫描组合实例.mp4”，讨论并思考下列几个问题：（1）该鼠标具有什么样的结构特点？答：鼠标的结构特点：表面多为自由曲面，上宽下窄，鼠标按键部位为弹性体。为什么不能采用接触式数据采集设备采集鼠标的全部数据？答：采用接触式数据采集设备时，会产生作用力。对鼠标而言，具有弹性的鼠标按键部位，会在采集数据的过程中，发生变形，因此不能采集到正确的坐标数据。在一次装夹过程中，可以采用非接触式光学扫描仪完成鼠标全部数据的采集吗？答：在视频中，将鼠标底面固定在三坐标测量机上，形成了上宽下窄的姿态。若采用非接触式光学扫描仪进行采集，则鼠标侧面的数据将采集不到，最终将不能形成完整的鼠标数据模型。你觉得接触式和非接触式采集方法有何区别？答：从视频上看，接触式采集数据的速度慢，对实物有作用力，不能采集物体弹性区域的数据；而非接触式采集数据的速度快，可采集软或有弹性的物体表面。为什么要进行测头的标定？答：标定的目的是为了将设备采集到的图像坐标转化为三维空间中的真实世界坐标。标定的过程就是得到三维世界坐标系中工件点的三维坐标与设备图像坐标系中对应点的函数关系的过程。标定精度是决定采集系统精度的重要因素。采集后的多个数据文件，为什么要进行合并？答：视频中通过接触式光学扫描采集到的是鼠标几个侧面的坐标，非接触式测头采集到的是鼠标顶面的坐标，都是鼠标局部的坐标数据。只有通过合并，才能将侧面坐标数据和顶面的坐标数据，形成一个完整的鼠标数据。采集数据可保存为什么格式，以便于在其他软件系统中打开进行模型重构？答：视频中是将所采集数据保存为“IGES”或“STL”格式，这些文件格式是一些通用的图形文件格式，在其他图形系统中一般都会有该类文件的数据接口。这样所采集到的数据可方便地在其他软件系统中打开，进行数据处理、曲面重构。2-2扫描二维码，观看视频“2-13逆向数据采集-脸谱实例.mp4”，思考如下问题：（1）为什么采集脸谱时，需要进行喷涂？答：由于光学扫描仪进行数据采集时，其采集精度受到物体表面对光折射的影响。视频中的脸谱实物，外形有多种颜色。因此，为避免不同的颜色对光折射的影响，提高采集精度，在进行脸谱数据采集前，需要用喷涂剂（显影剂）进行喷涂，形成均匀颜色的外形。（2）若需要喷涂显影剂，需要注意哪些方面？答：喷涂显影剂前，需要注意：1）将实物放置在报纸上，并置于通风处。2）摇均显影剂；3）喷涂时，瓶口距实物一定距离；4）按压瓶口时用力均匀，以雾状喷出、在表面形成薄薄的一层为最佳。（3）总结一下，哪些实物在采用光学扫描仪进行数据采集前需要进行喷涂处理？答：采用光学扫描仪进行数据采集，需要对表面反光、透明，或表面较暗的实物进行一定的喷涂处理。2-3讲述接触式与非接触式数据采集方法的特点？答：参见表2-1，从采集速度、采集精度以及采集实物的特点几方面进行比较。2-4讲述Sense3D扫描仪的工作原理和操作步骤。思考一下该如何提高Sense3D扫描仪的数据采集精度？答：Sense工作原理同市面上的大多数3D扫描仪差不多，是基于激光、电子等技术，通过非接触式扫描或测量，将物体表面的形状和颜色，转化为数字化的数据。其操作非常简单。Sense3D扫描仪通过USB线连接电脑后，启动软件，选择扫描模式，就可以进行头像、物体等进行数据采集。可通过如下几种方法来提高该扫描仪的数据采集精度：扫描物体时，物体表面喷涂显影剂，物体摆放稳定，光线均匀明亮；扫描头像时，人要稳定不动。手持扫描仪时，要稳固；移动式要匀速。2-5EXAScan扫描仪采用的工作原理是什么？如何进行操作？又如何提高EXAScan扫描仪的数据采集精度？答：EXAScan扫描仪采用的工作原理是基于自定位测量原理。数据采集时，在需要扫描物体表面的任意位置贴上标记点，高速CCD照相系统会辨认所有标记点组成的三角面来进行定位；十字激光采集该三角面上的点数据，并且在采集软件中实时显示，输出为STL格式的表面数据。EXAScan扫描仪的操作：1）保证各组件与电脑间的连接正确。2）扫描前，先规划采集路径，做好物体的前处理，贴好标记点。3）配置扫描仪参数。4）进行扫描：先扫描标记点，再扫描物体。5）保存扫描数据。2-6讲述Win3DD单目扫描仪采用的工作原理和操作步骤。思考如何提高Win3DD单目扫描仪的采集精度？答：Win3DD单目三维扫描仪采用单工业相机白光光栅扫描技术，可针对外观复杂、自由曲面、柔软易变形或易磨损的物体进行表面数据获取，克服了传统激光扫描仪精度低、效率差及行程限制等缺陷；同时增强的计算方法可对深色物体进行扫描，可避免反差剂的使用与清洗工作。操作步骤：1）标定（可省略）；2）扫描前处理；3）数据采集路径规划；4）启动计算机和扫描仪，将扫描仪预热5-10分钟。5）打开扫描软件，新建工程；6）启动扫描系统；7）设置相机参数；8）数据扫描。9）保存。要提高该扫描仪的采集精度：物体表面处理和贴标记点、环境光明亮均匀、物体与扫描仪保持平稳、扫描参数合理。2-7总结非接触式光学扫描仪数据采集的主要步骤。答：非接触式光学扫描仪数据采集的主要步骤：物体前处理：清洗、喷涂、贴标记点等；正确连接扫描仪和电脑；合理的参数设置；保证物体与扫描仪间的合理距