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1、（中职）3D打印技术综合实训项目九 认识3D扫描仪教学课件（工信版）教学课件（工信版）项目九 认识3D扫描仪任务1 3D扫描技术原理任务2 3D扫描仪应用领域任务3 手持式3D扫描仪应用学习目标l 能知道扫描仪的发展历程。l 能掌握和理解扫描仪的原理。l 能知道扫描仪的分类。l 知道扫描仪相关的各个应用领域。l 能正确使用3D扫描仪。l 懂得后处理软件的安装及应用。任务1 3D扫描技术原理1.概述（1）3D扫描仪是集光、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进行扫描，以获得物体表面的空间坐标，用软件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。它的重要意义在
2、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，为实物数字信号，为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。任务1 3D扫描技术原理（2）3D扫描仪诞生于20世纪70、80年代，到现在已经有几十年的历史了，其产品的种类也越来越丰富。3D扫描仪具有速度快,精度高的优点，被广泛应用在各行各业，如图9-1 所示。图9-1 3D扫描仪的应用任务1 3D扫描技术原理（3）3D扫描仪是一种先进的全自动精度扫描仪，通过测量空间物体表面点的坐标值，得到物体的点云信息，在软件上进行处理、改进、创新，并转化成计算机处理的三维模型，又称为“逆向工程”。任务1 3D扫描技术原理2.3D扫描仪原理 3D扫描仪是一种科
3、技仪器，用来侦测并分析现实世界中物体或坏境的形状及外观数据。收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。任务1 3D扫描技术原理图9-2 3D扫描仪分类3.3D扫描仪分类任务1 3D扫描技术原理（1）接触式l 接触式测量又称为机械测量，目前应用最广的自由曲面三维模型数字化方法之一。以精密机械为基础，综合应用电子技术、计算机、光学技术和数控技术等。图9-3 三坐标测量机任务1 3D扫描技术原理（1）接触式l 优点：实用性强，精度高（可达微米级别）；不受物体光照和颜色的限制。l 缺点：可能损伤探头和被测物表面；不能对软质的物品进行测量；会受温度湿度影响。任务1 3D扫
4、描技术原理(2)非接触式 具有非接触，无损伤，高精度，高速度，在计算机控制下实施自动化测量等特点。图9-4 激光扫描仪任务1 3D扫描技术原理（3）3D激光扫描仪的特点：非接触式测量，主动扫描光源。数据采样率高。高分辩率，高精度。数字化采集，兼容性好。可与外置数码相机，GPS系统配合使用。任务2 3D扫描仪应用领域l 3D扫描技术属于一种立体测量技术。l 能完成复杂形体的点、线、面的三维测量，实现无接触侧量，具有速度快、精度高的优点。l 在许多领域发挥重要作用。1.产品设计 3D激光扫描技术用于各个行业的产品设计，包括飞机制造业、航空航天、汽车、模具制造业，铸造行业、玩具制造业、制鞋业。任务2
5、 3D扫描仪应用领域图9-5 扫描模具与飞机的部件2.工业仿制 仿制是工业加工中的一项重要工作，测量尺寸是仿制的第一步。3D扫描仪能快速测得零件表面每个点的坐标，将数据送入系统和数控加工设备，对三维模型进行优化和制造，从而实现快速仿制的目的。任务2 3D扫描仪应用领域图9-6 汽车部件扫描中3.快速制造系统 是目前国际机械行业的研究热点，其中一个重要环节就是逆向工程(从实物到数字模型),是3D扫描设备与3D打印机相结合，可以构成快速制造系统，实现样件、试制件的快速设计与制造。任务2 3D扫描仪应用领域图9-8 刘翔跑鞋制作工艺4.服装加工工业 传统服装制作是按照标准尺寸批量生产。而3D扫描仪可
6、以快速测得人体所有尺寸，获得立体模型，将数据与服装结合，在计算机中将转化成数字化人体模型形式，按每个人不同的尺寸进行个性化设计，并且直接在计算机上看到着装效果。任务2 3D扫描仪应用领域图9-9 服装行业5.影视特技制作领域随着计算机图形图像技术的飞速发展，计算机影视特技广泛地用于影视、广告业，节约费用、时间，提高艺术水平，给人带来全新视觉感受。任务2 3D扫描仪应用领域图9-10 影视特效制作领域6.虚拟现实领域仿真训练系统、灵境（虚拟现实）、虚拟演播室系统，靠人工构造模型费时费力，且真实感差。采用3D扫描技术可提供这些系统所需要的与现实世界完全一致的三维彩色模型。任务2 3D扫描仪应用领域
7、图9-11 虚拟现实领域7.游乐业领域 计算机游戏进入了三维、互动、虚拟现实阶段，3D扫描不仅可以为游戏、娱乐系统提供大量具有极强真实感的三维彩色模型，还可以将游戏者的形象扫描输入到系统中，达到极佳的“参与感”，让你感受到梦幻般的效果。任务2 3D扫描仪应用领域8.文物保护领域 对于文物保护，三维彩色扫描技术能以不损伤物体的手段，获得文物的外形尺寸和表面色彩、纹理，得到三维彩色复制，便于保存、复制、再现。任务2 3D扫描仪应用领域图9-12 文物修复或复制9.蜡像、雕塑创作领域利用3D扫描仪与数控雕刻机、快速成型设备相结合，实现了对雕塑、蜡像创作领域的颠覆，更好的促进艺术家的工作。任务2 3D
8、扫描仪应用领域图9-13 雕塑与蜡像10.生物医疗领域3D扫描技术能快速测量人体的各部分尺寸(如牙齿、面部、肢体等）。对美容、矫形、修复、口腔医学、假肢制作都非常有用。任务2 3D扫描仪应用领域图9-14 医疗11.其他应用领域（1）3D扫描仪固定式测量系统的应用任务2 3D扫描仪应用领域图9-15 3D扫描仪固定式测量系统的应用11.其他应用领域（2）建筑领域应用任务2 3D扫描仪应用领域图9-16 建筑领域应用11.其他应用领域（3）地球空间信息系统应用任务2 3D扫描仪应用领域图9-17 地球空间信息系统应用1.原理概述（1）手持式3D扫描仪的出现，体现了三维扫描技术中建模、数据处理、误
9、差消除等方面的顶尖水平。任务3 手持式3D扫描仪应用（2）工作原理 手持式3D扫描仪，工作时,将红外线传感器和两个工业相机，捕捉物体的三维扫描数据，获得的点线面数据被导入电脑中，由软件转换成3D模型。任务3 手持式3D扫描仪应用2.手持式3D扫描仪的使用Sense 3D 手持式扫描仪，设备底部有用于连接三脚架的接口，可把它放在一个旋转平台上，扫描方式显得更加专业，Sense 3D手持式扫描仪需要通过usb线连接PC来使用。任务3 手持式3D扫描仪应用u扫描前准备（1）软件安装运行“SenseSetup_V2.2.exe”，按操作提示进行软件安装。任务3 手持式3D扫描仪应用（2）连接3D扫描仪
10、安装完软件后，将扫描仪数据线连接到计算机上，并启动软件。注意：如果扫描仪没有连接计算机而打开软件，软件会自动提示“设备未连接”，如图9-20所示。任务3 手持式3D扫描仪应用图9-20 设备连接（3）软件安装双击 图标，进入“Sense”界面，选择软件语言，如图9-21所示。任务3 手持式3D扫描仪应用（4）激活3D扫描仪单击界面中“我有一个激活码”，如图9-22所示；输入产品包装盒上的四位数激活码，再单击“激活扫描仪”。任务3 手持式3D扫描仪应用图9-22 激活扫描仪（5）扫描模式任务3 手持式3D扫描仪应用（5）扫描模式任务3 手持式3D扫描仪应用图9-25 人体与对象两种模式u扫描头像
11、（1）被扫描人坐在旋转椅子上身体要摆正，头部下巴微微向上仰，保持不动，如图9-28所示。任务3 手持式3D扫描仪应用图9-28 软件扫描界面介绍注意事项：不能佩戴反光材质，衣服上的闪光物，会对扫描仪产生反射光线影响效果。不能穿戴透明物（眼睛）会对扫描之后的效果产生不好的影响。扫描过程时间约25分钟，在扫描过程中要把姿势摆正后不能动。任何运动都会扭曲最后的扫描效果。任务3 手持式3D扫描仪应用（2）根据被扫描物体的需求设置各项参数。任务3 手持式3D扫描仪应用图9-29 参数设置u扫描过程（1）调整扫描仪与被扫描物之间的距离（2）执行“开始扫描”任务3 手持式3D扫描仪应用图9-30 扫描仪与人
12、的距离 图9-31 开始扫描（3）扫描中：通过“暂停扫描、继续扫描”进行暂停或继续操作。技巧角度调整：被扫描体的面与3D扫描仪三个镜头尽量垂直。光线要求：室内扫描，光线尽量均匀，用白光进行补光。扫描速度和距离：应缓慢移动及调整3D扫描仪角度和位置。任务3 手持式3D扫描仪应用（4）扫描结束后，单击“下一个”进行模型的相应编程。任务3 手持式3D扫描仪应用图9-32 扫描结束u 头像后期制作（1）Sense软件对模型初步处理。编辑工具修改、实体化。任务3 手持式3D扫描仪应用图9-33 编辑工具 增强工具：细节修改。任务3 手持式3D扫描仪应用图9-34 增强工具 共享与保存：保存文件。任务3
13、手持式3D扫描仪应用图9-35 保存文件u 头像后期制作（2）Geomagic Studio软件优化模型。导入头像模型任务3 手持式3D扫描仪应用图9-36 导入头像文件 删除多余不美观部位。任务3 手持式3D扫描仪应用图9-37 删除多余部位 删除尖锐部位获得圆滑曲面。任务3 手持式3D扫描仪应用图9-38 删除钉状物 处理突出的三角形，并填充产生的孔。任务3 手持式3D扫描仪应用图9-39 去除特征 填充破孔处。任务3 手持式3D扫描仪应用图9-40 填充单个孔 雕刻刀工具，修补缺损部分。任务3 手持式3D扫描仪应用图9-41 雕刻刀工具 将模型处理到满意为止，另存为STL文件。任务3 手
14、持式3D扫描仪应用图9-42 保存STL文件u 头像加基座（1）三维软件绘制美观底座或借鉴卡通/美女/帅哥的身体。任务3 手持式3D扫描仪应用图9-43 绘制底座u 头像加基座（2）导入头像模型。任务3 手持式3D扫描仪应用图9-44 导入头像模型u头像加基座（3）将底座与头像进行组合。任务3 手持式3D扫描仪应用图9-45 头像与底座给合u头像加基座（3）将底座与头像进行组合。任务3 手持式3D扫描仪应用图9-45 头像与底座给合u处理程序设置合理工艺参数，生成打印文件。任务3 手持式3D扫描仪应用图9-46 头像模型切片u打印头像模型用桌面级3D打印机及PLA材料对头像模型进行3D打印。任务3 手持式3D扫描仪应用图9-47 3D打印头像模型u最终作品3D打印完成后，进行后处理，如去除支撑、表面打磨等，还可对头像进行上色处理。任务3 手持式3D扫描仪应用图9-48 头像模型u 维护保养（1）3D扫描仪在使用过程中要轻拿轻放，避免摔碰。（2）不能用手或硬物触碰镜面。（2）不使用时应及时放回专用盒内。任务3 手持式3D扫描仪应用图9-49 3D扫描仪专用盒