三维扫描仪原理与应用论文
光学三维扫描仪原理
光学三维扫描仪原理
光学三维扫描仪是一种通过光学原理实现物体三维信息获取的设备。
其原理基于光学测量和图像处理技术，使用扫描仪内部的激光器发射一束光线照射到待测物体表面，然后通过一组镜头或光学系统对反射回来的光线进行捕捉和记录。
光学扫描仪通过改变光线的入射角度和位置，以及记录物体表面的反射光线信息，来获取物体表面的形状和纹理细节。
通过扫描仪的高速数据捕捉功能，能够准确地获取物体表面的坐标位置和颜色信息。
在光学扫描过程中，激光器发射的光束会在物体表面发生折射、反射和散射。
扫描仪会采集反射回来的光线，并通过镜头或光学系统将光线聚焦到光电探测器上。
光电探测器会将反射光线转化为电信号，并传输给计算机系统进行处理。
通过对多个不同角度和位置的光线进行捕捉和记录，光学三维扫描仪可以获取整个物体表面的三维坐标信息。
计算机系统会根据捕捉到的数据点，生成物体的三维模型或点云，并进行后续的数据处理和分析。
除了获取物体的形状信息，光学三维扫描仪还可以获取物体表面的纹理细节。
通过记录光线与物体表面的散射情况，扫描仪可以获取物体表面的纹理图像，用于精确还原物体的外观特征。
在实际应用中，光学三维扫描仪具有高精度、高效率和非接触等优点，已广泛应用于制造业、工艺设计、文化遗产保护等领
域。
通过光学原理的应用，光学三维扫描仪能够准确获取物体的三维信息，为多个领域的研究和应用提供了强大的技术支持。
三维激光扫描仪原理
三维激光扫描仪原理
三维激光扫描仪是一种利用激光技术对物体进行三维扫描的设备，它能够快速、精确地获取物体表面的三维形状信息，被广泛应用于工业设计、文物保护、医学影像等领域。
其原理主要包括激光发射、光束聚焦、光斑定位、数据采集和数据处理等环节。
首先，激光扫描仪通过激光器发射一束单色、准直的激光光束，然后利用光学
系统对激光光束进行聚焦，使其成为一束细小的光斑。
这个过程需要确保激光的稳定性和光斑的清晰度，以保证后续扫描的准确性和精度。
接着，光斑被照射到待扫描物体的表面，光斑在物体表面投射出一个二维的图像，激光扫描仪通过控制光斑的移动和旋转，可以扫描整个物体表面，并且在扫描的同时记录下光斑的位置信息。
这个过程需要激光扫描仪具备高速、高精度的运动控制系统，以确保光斑的定位和扫描的连续性。
随后，激光扫描仪将记录下的光斑位置信息转化为数字信号，并通过高速数据
采集系统进行采集和存储。
在数据采集过程中，需要考虑信噪比、采样率、数据传输速度等因素，以保证采集到的数据具有足够的准确性和完整性。
最后，激光扫描仪利用数据处理软件对采集到的数据进行处理和重建，通过三
维重建算法将二维的光斑图像转化为物体表面的三维点云数据，然后根据点云数据生成三维模型。
在数据处理的过程中，需要考虑数据配准、滤波、拼接、曲面重建等算法，以获取高质量的三维模型数据。
综上所述，三维激光扫描仪通过激光发射、光束聚焦、光斑定位、数据采集和
数据处理等环节，实现了对物体表面的快速、精确扫描，为工业设计、文物保护、医学影像等领域的应用提供了重要的技术支持。
随着激光技术的不断发展和进步，相信三维激光扫描仪在未来会有更广阔的应用前景。
3D结构光扫描仪的研究和应用
3D结构光扫描仪的研究和应用一、引言随着现代工业技术的不断发展，3D扫描技术在质检、设计、制造、医学等领域的应用越来越广泛。
其中，3D结构光扫描技术由于其使用简便、扫描速度快、精度高等优点，被广泛应用于各种场合。
本文将介绍3D结构光扫描仪的原理、技术特点以及应用实例等内容，为该技术的研究和应用提供参考。
二、3D结构光扫描仪的原理3D结构光扫描技术是指将光源投射到待测物体表面，并由相机拍摄物体表面上的光点，通过对拍摄图片进行处理和计算，得到物体表面的三维点云信息。
其中，3D结构光扫描仪是指能够实现该技术的设备。
其基本工作原理如下：1、扫描原理当光线射向物体表面时，会产生散射反射，反射的光线会形成一幅斑点图案。
3D结构光扫描仪通过投射白光或彩色光到物体上，使得光线在物体表面上产生变化，如折射、反射等，形成一种规律的光斑。
然后扫描仪通过拍摄相机对这些光斑进行拍摄，获得一幅二维图像。
2、三角测量原理在拍摄到的图像中，每一个光斑都代表着物体表面的一个点。
扫描仪可以通过测量不同光斑在不同角度下的位置信息，利用三角测量原理计算出这些点的三维空间坐标，从而建立起待扫描物体的三维模型。
3、相位偏差法在3D结构光扫描仪进行扫描时，由于环境光等因素的影响，往往会造成图像上的光点位置出现偏移。
此时可以借助相位偏差法，即通过对图像上的光点进行频率分析，消除光斑位置偏差，提高扫描精度。
三、3D结构光扫描仪的技术特点1、精度高3D结构光扫描仪采用了三角测量原理，能够在不接触物体的情况下，快速获得物体表面的精确三维坐标信息。
其扫描精度可以达到数百纳米以下，能够满足复杂零件的高精度测量和设计需求。
2、扫描速度快传统的三维测量方法往往需要进行手工绘制和数字化工作，而3D结构光扫描技术可以快速获取大量数据，使得数据采集的速度大大提高，可实现快速扫描复杂物体的需求。
3、应用广泛3D结构光扫描技术不仅在工业设计和制造领域广泛应用，还广泛应用于医学、文物保护、数字化艺术、教育等各个领域，其应用范围广泛。
三维扫描仪的工作原理是怎样的
三维扫描仪的工作原理是怎样的概述三维扫描仪是一种能够获取物体空间几何形状和表面纹理信息的测量设备，用于工业设计、医疗、文物保护等领域。
本文将介绍三维扫描仪的工作原理和应用。
工作原理三维扫描仪的工作原理可以分为两步：获取点云数据和生成三维模型。
获取点云数据三维扫描仪通过发射一束激光或光线照射到物体表面，然后接收反射回来的光线信息，利用一系列传感器（如激光头、相机等）测量点光源相对于扫描仪的距离和光线反射角度，将获取的空间点云信息存储在计算机中。
点云数据的精度和数量会受到设备本身的性能以及测量范围和速度的限制。
生成三维模型三维扫描仪获取到点云数据后，需要经过后处理才能生成可视化的三维模型。
后处理过程包括点云数据的滤波、重建等环节，可以采用计算机视觉和机器学习等技术进行优化。
最终生成的三维模型可以导出为多种三维可视化格式，如STL、OBJ等。
应用三维扫描仪的应用场景非常广泛，以下介绍几个典型的应用场景。
工业设计工业设计领域广泛应用三维扫描仪，并与CAD/CAM系统结合使用，以加速产品开发和优化设计。
通过扫描实物模型并将其转换成三维模型，设计师可以轻松地对模型进行修改和优化，并将其快速转换成数字化建模。
医疗三维扫描仪在医疗领域也有广泛应用。
举个例子，牙医使用三维扫描技术来获取患者口腔内的信息并在计算机上重建出准确的三维模型，以便制作定制化的牙套和矫正器等。
文物保护三维扫描仪也可应用于文物保护领域。
通过扫描文物表面，可以准确记录文物的尺寸、形状和细节信息，并生成高精度的三维模型。
这为文物的数字化保护、研究和展示提供了有力的支持。
结论三维扫描仪是当前应用较为广泛的一种测量设备，其工作原理相对简单，但需要采用一些先进的计算机技术进行处理才能得到可靠的三维数据。
随着技术的不断进步，三维扫描仪在各领域中的应用越来越广泛，为各行各业提供了更多的可能性。
三维扫描仪原理
三维扫描仪原理
三维扫描仪是一种可以通过激光或光学投影原理，对物体进行非接触式扫描并生成三维模型的设备。
其原理主要包括以下几个步骤：
1. 光源：扫描仪通过内置光源产生激光或光栅投影，用于照射到目标物体表面。
2. 投影：激光或光栅经过扫描仪的光学装置聚焦，并以特定的角度投射到目标物体上。
3. 反射：光线照射到物体表面后，会产生反射光线。
这些反射光线会被扫描仪的探测设备接收并进行记录。
4. 探测：接收到的反射光线经过探测设备的接收器转化为电信号，然后通过微处理器进行信号处理和分析。
5. 三维重建：通过对接收到的反射光线进行测量，可以获取到目标物体表面的距离信息。
利用该信息，扫描仪可以对目标物体进行三维重建，并生成对应的三维模型。
6. 数据处理：生成的三维模型可以通过计算机进行后续的数据处理，进行点云配准、重建算法优化和数据滤波等操作，以获得更精确的三维模型数据。
总结起来，三维扫描仪通过照射物体表面，接收反射光线并测量其距离，最终生成相应的三维模型。
其原理基于光学投影和
反射光线的探测，结合计算机进行数据处理和重建。
这种非接触式的扫描方式，在工业设计、文物保护、医药领域等都有广泛的应用。
三维扫描仪原理
三维扫描仪原理
三维扫描仪原理是通过使用一束激光器产生的激光束来扫描物体表面，并利用激光在物体表面的反射或散射来获取物体表面的几何信息。
三维扫描仪通常由以下几个组件组成：激光器、光电探测器和计算机数据处理系统。
首先，激光器会发出一束相干激光束，通常为红光或绿光。
激光束被聚焦成很小的点，然后沿着物体表面进行扫描。
当激光束照射到物体表面时，部分激光被物体表面吸收，部分激光被物体表面反射或散射。
被反射或散射的激光经过镜头进入光电探测器。
光电探测器会记录下每个激光点的坐标和强度信息。
通过对多个激光点进行扫描，可以获取到物体表面的大量坐标点。
这些坐标点可以构成物体的三维模型。
最后，计算机数据处理系统会对采集到的坐标点进行处理和分析，通过算法和数学模型来重建物体的几何形状。
得到的三维模型可以用于计算尺寸、表面曲率、体积等物体特征。
总之，三维扫描仪通过使用激光束扫描物体表面并记录坐标和强度信息，然后利用计算机数据处理系统对这些信息进行处理与分析，最终得到物体的三维模型。
这种原理可以应用于工业制造、文化遗产保护、医学等领域。
人体三维扫描仪原理
人体三维扫描仪的原理主要基于光学测量技术、计算机技术、图像处理技术、数字信号处理技术等。
首先，人体全身（或半身）扫描系统利用光学三维扫描的快速以及白光对人体无害的优点，在3-5秒内对人体全身或半身进行多角度多方位的瞬间扫描。
这个过程是通过计算机对多台光学三维扫描仪进行联动控制快速扫描实现的。
其次，系统自动拼接后得到带彩色纹理的完整的人体三维数据，三维数据精度可达0.5mm，并有全彩色真实纹理。
这些数据可以保存成ply、obj等标准格式，并且可以无缝对接3D打印机，应用于影视动漫、医疗整形、3D虚拟试衣、法医鉴定、国防安保等领域。
此外，三维扫描技术是以非接触式激光、照相、白光等为主，它可以具有很高的测量精度，适合做相对尺寸的测量与质量管理。
它可以快速获取大量的点云数据，以利曲面重建。
扫描完成后，在计算机上读出数据，通常这部分被称为反求工程前处理。
最后，得到产品的数据后，以反求工程软件进行点数据处理，经过分门别类、族群区隔、点线面与实体误差的比对后，再重新建构曲面模型、产生CAD数据，进而可以制作RP Part，以确认机构与几何外型，或NC加工与模具制造。
这些属于后处理部分。
三维扫描仪工作原理
三维扫描仪工作原理概述三维扫描仪是一种用于获取真实物体的三维几何信息的设备，其工作原理是使用激光或光学投影原理与高精度测量技术相结合，通过对物体的表面进行扫描和测量，获取物体的三维坐标数据。
本文将介绍三维扫描仪的工作原理及其主要组成部分。
工作原理三维扫描仪主要有两种工作原理：光学投影和激光测距。
光学投影光学投影原理是通过投影仪将光斑投射到物体表面上，然后使用相机对光斑进行观测和测量。
这种方式需要在物体表面粘贴标记点，以便相机能够识别和跟踪。
当光斑从投影仪上发射并照射到物体上时，相机会记录下光斑的坐标，并通过计算光斑的位置和角度来确定物体表面的轮廓。
通过对不同角度下的光斑进行观测和测量，可以获取物体表面的三维坐标数据，从而得到物体的三维模型。
激光测距激光测距原理是利用激光束在物体表面上的反射和接收来测量物体的三维形状。
三维扫描仪将激光束发射到物体表面上，并使用光电元件接收激光的反射信号。
根据激光的发射和接收时间以及激光的速度，可以计算出激光束和物体表面的距离。
通过对不同角度下的激光测距进行观测和测量，可以获取物体表面的三维坐标数据。
主要组成部分三维扫描仪主要由以下几个组成部分组成：激光器激光器是三维扫描仪的核心部件之一，它产生高能量、相干和直线性的激光束。
常用的激光器有二极管激光器和气体激光器。
二极管激光器具有小体积、低功率消耗和长寿命的特点，适合用于便携式和低成本的三维扫描仪；气体激光器具有高能量、高光斑质量和长距离照射能力，适合用于高精度和远距离扫描。
接收器接收器用于接收激光的反射信号，并将信号转换为电信号进行处理和分析。
常用的接收器包括光电二极管和CCD/CMOS相机。
光电二极管具有快速响应、低噪声和较大的动态范围的优点，适合用于高速扫描和大范围测量；CCD/CMOS相机具有高分辨率和丰富的图像信息，适合用于高精度和高质量的三维重建。
三角测距原理三角测距原理是基于光学三角测量原理和三角函数的计算，通过测量激光束和相机之间的角度和距离来计算物体表面的三维坐标。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三维扫描仪
学号：123456789 姓名：(⊙o⊙)…
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。
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1
图2
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θ1和θ2(图1所示)。
2个CCD 相机距离已知，所成夹角已知。
当计算出θ1和θ2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，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：
1./view/3359031.htm
2./view/1737789.htm
3.《机器视觉算法及应用》作者: Carsten Steger, Markus Ulrich, Christian Wiedemann译者: 杨少荣, 吴迪靖, 段德山。