逆向三维扫描方法.doc

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1、逆向三维扫描方法逆向工程测量方法简介   逆向工程测量（即对被测实体轮廓信息进行数字化）是RE（ReverseEngineering）技术的第一步。测量方法的好坏直接影响到对被测实体进行描述的精确、完整程度，进而影响到重构的CAD曲面、实体模型的质量。因此，它是整个RE技术的基础。目前采用的RE测量方法主要有三种，分别为接触式测量法、非接触式测量法和逐层扫描法。   一、接触式测量法   RE传统上使用三坐标测量机(CoordinateMeasuringMachine,CMM)法，又称探针扫描，它主要应用于由基本的几何形体（如平面、圆柱面、圆锥面

2、、球面等）构成的实体的数字化过程，适用于测量实体外部的几何形状。采用该方法可以达到很高的测量精度（±0.5），但测量速度很慢，并易于损伤探头或划伤被测实体表面，而且价格较高，对使用环境也有一定要求。采用这种方法会使测量周期大大延长，从而不能充分发挥快速制造的优越性。   二、非接触式测量法   常用的非接触式测量法有光栅面扫描法、点激光和线激光扫描法等。   1、激光扫描法：按激光源的不同，激光扫描测量可分为点激光、线激光两种方式。   点激光法由于其扫描速度慢而导致目前应用不多。线激光测量法是目前最成熟，也是应用最广的一种激光测量方法。它的优点

3、是精度高(±5)，但它对被测实体表面的粗糙度、漫反射率和倾角较为敏感，且测量速度较慢。   2、光栅面扫描法   基本原理是把光栅条纹投影到被测实体的表面上，光栅条纹受到被测实体表面高度的调制而发生变形，然后通过解调变形的光栅影线，得到被测实体表面的高度信息。这种方法的突出优点是测量范围大，速度快，成本低，易于实现。因此，目前这种方法应用最为广泛。   三、逐层扫描法   逐层扫描法是RP生长成型的逆过程，主要有工业CT(ComputedTomography)扫描、核磁共振和自动断层扫描。   1、工业CT扫描和核磁共振   工业CT扫描和核磁共

4、振根据CT图像来重构三维模型，适合于测量被测实体复杂的内部几何形状。    工业CT扫描与核磁共振测量精度很低，目前最小层厚度达1，在这种精度下是无法做出实用的零件的。此外，这种方法测量速度慢，设备昂贵，对运行环境的要求也高，加上对被测实体的尺寸和材料也有限制，因而未得到广泛应用。但它是目前唯一的一种既测量了实体复杂的内部几何形状，又不破坏实体的技术。   2、自动断层扫描   自动断层扫描是一种采用材料逐层去除和逐层光扫描相结合的方法。这种方法是对实体进行破坏性测量，其基本原理是：用数控铣床或磨床，以一定的厚度去掉被测实体的一层，然后利用摄像系

5、统摄取片层二维图像，最后经过图像处理获取片层三维轮廓的边界数据。   采用这种方法片层厚度最小可达0.01，测量精度为±0.025。与工业CT与核磁共振相比，价格便宜70%~80%，而测量精度却高很多。但它的测量速度慢，且对贵重被测实体不宜采用。   上述这些测量方法应用于快速成形时各有优缺点，它们之间的对比见下表。测量方法精度速度能否测内部轮廓形状限制材料限制成本三坐标测量机法高±0.5慢否无无高光栅面扫描法较高±0.02快否表面变化不能过陡无低激光扫描法较高±5快否表面不能过于光滑无较高工业CT扫描和核磁共振低(>1)较慢能无有很高自动断层扫

6、描法较低±0.025较慢能无无较高   从上表可以看出，面扫描三维测量法精度较高、速度快、成本低。因此，性价比最高。