三维立体扫描仪

  数控雕刻作业的关键步骤是雕刻图案绘制和cnc编程,简单的图案可通过AutoCAD软件直接绘制,但复杂的雕刻图案很难通过绘图软件来实现,这时通常要先用手工雕刻的方式制作雕刻样品,然后用三维扫描仪将样品数据录人到电脑系统,转化为三维数据模型。

  三维扫描仪可分为接触式和非接触式两类,非接触式又分为激光扫描式和照相式两类,激光扫描式多用于平面数控雕刻机,照相式则多用于立体数控雕刻机。激光扫描式是由扫描仪发出一束激光束(或光带)照射到被测量物体表面并在被测量物体上移动,利用数码相机接收其反射光束,获得与拍摄物点之间的距离,从而采集出物体的表面形状数据。激光三维扫描仪大多安装在平面数控雕刻机的动力头上(如图1所示),通过动力头的移动来完成扫描,工作时可通过调节扫描仪的测量精度和动力头的移动速度来获得不同的扫描效果,一般来说,工件表面雕刻越精细,激光扫描仪的精度设置应越高,扫描时的移动速度也应越慢,以便获得更为精细的点云数据。由于扫描时多为平面移动方式,因而该类型扫描仪主要适用于平面型工件的扫描。

激光扫描仪

图1 激光扫描仪

  照相式扫描仪则类似于照相机对视野内的物体进行照相,不同的是照相机摄取的是物体的二维图像,而扫描仪获得的是物体的三维信息。它通过光栅发射器投射一系列光栅条纹到物体表面,经过物体表面发生变形,然后借助两个数码相机对光栅干涉条纹进行拍照,利用光学拍照定位技术和光栅测量原理,获得工件表面的完整点云,基于标记点拼接或者特征拼接,可以得到物体3600各个方位的数据,因而照相式扫描仪更适合立体或放置体工件的扫描。照相式三维扫描仪可做成固定式和手持式(如图2所示),整体上价格较激光扫描仪要高。

照相式三维扫描仪

图2 照相式三维扫描仪

  经三维扫描得到的数据为点云数据,需要经过噪声除去、多视对齐、数据精简和曲面重构等步骤来获得样品的三维模型。模型数据经专用的软件处理后可导人到CAD或CAM等软件进行后续编辑处理,设定刀具运动轨迹,进而生成数控雕刻机可识别的NC代码。

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