三维扫描系统与三维数字技术

作者：上海航天动力

欢迎访问e展厅 展厅 7 三维扫描仪展厅 三维激光扫描仪, 激光跟踪仪, 3D点云软件, ... 上海航天动力科技工程有限公司是一家以航天技术应用产业为业务核心的高新技术企业。在从事三维扫描系统开发、制造、技术服务和设备供应的同时，亦致力于在先进的航天推进技术平台上，结合客户发展需要，面向用户提供从三维扫描系统到工业设计、逆向工程，快速成型服务等数字化系统解决方案，并可根据客户的需求进行三维设计服务与项目实施。 上海航天动力科技工程有限公司不断引领行业之先，以专业的服务创造卓越的客户价值，以领先的技术优势发展前景广阔的国内国际市场，以主动的持续投入来承担企业公民之社会责任，以核心技术进步和产品应用创新为中国航天技术应用产业的发展和行业进步做出贡献，从而推升客户价值，推动社会进步，缔造美好生活环境。 其致力于为客户提供领先的三维数字技术综合解决方案：1、精准性更强；2、操作效率更高；3、系统更稳定；4、使用更便捷。 还可提供提供：1、三维扫描仪设备；2、针对具体应用需求的三维测量解决方案；3、三维扫描、逆向工程及质量检测服务。 产品介绍 ASTD系列三维扫描仪是上海航天动力科技工程有限公司自主研发的照相式三维扫描设备。公司针对当前市场需求和技术发展水平的实际情况，立足于先进的光学三维重建算法，集机器视觉、模式识别、三维数字化、光机电一体化技术于一体，采用相位和立体视觉技术的结合，研究开发出了一系列精度高、成本低、适用范围广、使用方便的光学三维扫描设备。 该设备由左右两个高分辨率的工业CCD相机和光栅投射器组成，可对被测物体进行快速扫描，在较短的时间内获得物体表面高密度的三维点云数据，并利用参考点拼接技术，将不同位置和角度的测量数据自动对齐，从而获得完整的扫描结果。 ASTD系统的技术特点及产品优势 ◆ 航天高品质保证：在航天精密测量技术的基础上进行自主研发，利用军工质量管理体系对设备的研发和生产过程进行严格管理，并在一些航天测量项目中进行实践应用，为产品的优化升级提供了坚实基础。 ◆ 精度高：能得到被测物体的细节特征三维数据，整体测量精度可达到0.02mm，并具有高精度的全自动点云拼接功能，实现点云的无缝隙拼接。 ◆ 速度快：运用高速光栅投影技术和相位光栅测量技术，扫描速度比较快，每秒钟可获得上百万的三维数据结果。 ◆ 非接触式扫描：采用先进结构光编码技术，避免对物体表面的接触，特别适合测量柔软、易变形的物体。 ◆ 便携程度高：设备小巧灵活，可根据现场实际情况方便灵活地移动扫描仪对物体进行测量，特别适合对大型物体或重型物体的测量。 ◆ 一键式操作：三维彩色点云重建，三维纹理拼接。拼接精度在国际领先，采用全局误差控制系统，拼接无分层。 ◆ 环境适应性好：采用高性能的光学和机械部件，可以在大多数的环境下获得高性能的数据。系统不需要在暗室中操作，适用环境范围非常广泛。 ◆ 操作软件界面友好：高度集成和智能化的软件界面设计，使用户无论经验多少都不需过多的培训就可以熟练操作。 ◆ 完整的解决方案：ASTD系列光学三维扫描仪具有良好的匹配性和完善的技术支持，通过针对性的技术方案满足各种测量需要；测量所得的点云数据输出接口广泛，可与Imsgeware、UG、 Pro/E、CATIA、Geomagic、Rapidform等多种通用型软件兼容。 ASTD系列三维扫描仪性能指标图 全息彩色三维重建系统 该产品是上海航天动力科技工程有限公司与浙江大学、浙江华震数字化科技工程有限公司共同开发的全息彩色三维重建系统。系统基于幻维自适应三维空间理论, 摆脱了传统理论的束缚，论述了多视点图像无限远方向的参考基准原点，重新定义了多视点图像相互关系及其相互转换关系,主要由标定模块、图像采集和处理模块、三维重建及点云处理模块和全局误差控制模块组成，可在较短时间内快速获得被测对象的高 精度彩色三维点云数据。系统具有以下特点： ◆ 采用物理光栅投射系统。 ◆ 可获取彩色点云数据量大，精度高。 ◆ 系统适应性非常好，使用范围广，可针对从大到小一系列物体进行高精度彩色三维重建。 ◆ 系统移动灵活，操作简单方便，在测量大型物体时有独特优势。 航天某型号设备部件逆向工程案例 如图所示为航天某型号设备部件。由于该部件设计图纸丢失，没有CAD模型，为下一步的加工生产带来了极大的不便。本案例利用ASTD系列三维扫描仪对该部件全方位三维扫描后获取其高精度三维点云数据，并结合逆向工程软件按照现有零件的原形利用数字化技术和CAD技术重新构造原形 CAD模型用于加工生产。具体过程如下图所示： 扫描前准备工作，确定扫描幅面、镜头配置以及扫描次数和方式等，并贴好合适的标志点，便于更好的完成点云拼接工作。 通过全方位扫描并进行各部分点云全自动拼接，获得该部件的完整的三维点云数据。 利用逆向工程软件对获得的点云数据进行关键特征提取等处理，并进行三维造型，获得该部件的初步三维模型。 通过比对软件的对比评估功能检查造型的误差，确定需要修改完善的地方，在此基础上形成该部件的精确三维模型并用于加工生产。 质量控制（误差控制）案例 误差检测和控制一直是困扰生产加工企业的难题。通过ASTD光学三维扫描仪对工件进行快速扫描而得到目标三维点云数据，经过处理后得到被测物的实际三维模型，导入相关检测软件（三维比对软件）和其标准模型或原始加工数据进行全方位比对，可生成非常直观和详细的误差分布情况报表，这在很大程度上提高了产品误差检测和控制的工作效率，并提高了产品的良品率，为企业在产品质量检测方面提供了快捷而有效的手段。 基于上述技术，公司为航天某型号部件的误差检测开发了应用型解决方案，具体流程如下所述。 首先确定扫描方案，配置合适的标定和图像获取设备，对待测部件进行全方位的扫描。 通过扫描得到待测部件的高精度三维点云数据，点云处理后得到该部件实际三维模型. 将扫描得到的三维模型和原始加工模型用相关比对软件进行全方位比对，生成详细的误差分布及误差值报告。 应用领域 航空航天:ASTD系列三维扫描仪已广泛应用于航空航天的设计、加工和制造流程中，为其提供逆向设计、误差检测和控制等服务。某些大型设备，如涡轮叶片、航空发动机、气轮机组等，经常因为某一零件的损坏而导致整机停止运行。通过逆向工程技术，可以快速生产这些零部件的替代零件，从而提高设备的利用率并延长使用受命。 汽车工业:利用ASTD系列三维扫描仪可以为汽车关键结构部件及整车设计提供完整的三维数据。通过对车体各个部分及内饰和零件扫描后，利用相关软件将扫描的点云后处理，进行实体建模，并装配组合成完整的汽车模型，极大的提高了测量车体各个部分数据的效率；可在此基础上对汽车的功能和外观功能进行改进创新，再投入生产，能有效缩短整个设计制造的过程。 模具和雕刻行业:通过对模型的快速扫描获得其详细的尺寸图纸，可大大缩短模具和雕刻产品的设计开发周期，提高工作效率。设备的便携式设计在对大型模型的扫描过程中突显出巨大的优势，被测的大型模型并不需要移动，只需通过移动扫描仪来完成扫描。系统的数据拼接技术使得扫描过程中物体的位置摆放非常灵活方便，扫描数据非常完整，被测物体的顶部和底部都能够扫到，可以多角度、任意位置进行扫描，最大限度避免死角。 日常用品行业:ASTD系列三维扫描仪可广泛应用于以服装、制鞋、陶瓷卫浴、玩具和珠宝首饰为代表的日常用品行业，在这些行业中三维扫描仪又被称为抄数机。利用光学三维扫描系统能更快、更方便地获取物品原型的三维数据，通过专业软件快速构造客户所需的三维数据模型，从而为客户缩短产品设计开发周期，使新产品能更快推出市场。 文物、教育行业:通过对珍贵文物进行扫描获得文物高精度的三维数据模型，用于三维数字化博物馆建设等领域。同时，ASTD系列三维扫描仪还可广泛应用于艺术设计与美术类院校、工程技术类院校、服装设计与制作类院校、汽车设计与制造类院校、历史文物考古类院校等的教学与实验中以及计算机视觉、计算几何、考古研究等科学研究中。 医疗整形:三维扫描仪在医疗上有着广泛的应用，可用于整形美容、牙齿矫正、假肢制作以及手术前的模拟实践等。 影视动漫、娱乐、电子商务业:在影视动漫行业中，三维扫描仪通过对演员或物件模型的扫描，制作影视动漫中所需要的模型，具有还原度高，制作周期短的特点。在娱乐业中，可用于静态脸部/身体的三维扫描，再现真实人物；用于特效或面部替换（特技）的三维扫描；对真实的非生命物体/环境进行数字化，以实现最逼真的效果；对小比例尺模型集进行数字化，以生成实物大小的装饰品。在电子商务和网站开发中，可应用于对互动式三维内容的物体进行扫描，如产品动画；用于在线销售的三维可视化作品；制作用于网站设计的三维模型等。 其它应用:光学三维扫描仪同时可用于其他无法用传统方式进行测量的领域，如土木建筑工程领域的历史建筑保护、建筑物的三维建模等；以及建立数字地面模型、建筑物变形监测、防洪减灾结构监测、海岸地形测绘、生成三维城市景观模型和虚拟现实等方面等国民经济建设的各个方面。(end)

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