3D打印与产品创新：非接触光学扫描技术详解

本资源主要探讨了产品创新设计中的三维数据采集技术，特别关注于非接触式光学扫描方法，如激光扫描和结构光扫描。主要内容包括： 1. 数据获取方法的分类： - 接触式测量：如三坐标测量机(CMM)，其特点是精度高，可达几个微米级别，适合硬质表面，但速度较慢且对软质表面可能造成变形。测量时需固定和定位基准，通常用于精确的尺寸测量。 - 非接触式测量：分为光学扫描（如激光扫描）和非光学扫描（如断层扫描，包括CT、MRI和超声波测量）。非接触扫描的优点在于测量速度快、范围广，适用于柔软或不适合接触的材料，但对表面反光、颜色和表面细节处理有较高的要求。 2. 光学扫描技术： - 激光扫描：利用光栅投射技术，通过测量物体表面的光强度变化，实现点云的构建，如Atos三维光学扫描仪，尤其适用于大面积、复杂表面的快速测量。 - 结构光扫描：如北京天远OKIO-I/II/V3DSSLED白光扫描仪和XTOM型三维光学面扫描仪，结合相位和立体视觉，提供相对较低精度但速度较快的数据采集。 3. 优点与挑战： - 非接触扫描的特点：速度快、适合软质材料、无需固定，但对表面条件敏感，陡峭面和难以照射区域测量困难，且精度一般。 - 扫描质量要求：扫描精度应满足实际需求，扫描数据完整性、速度和成本控制都是关键考虑因素。 4. 前处理步骤： - 对于非接触光学扫描，扫描前处理可能涉及表面处理，例如使用亚光漆、白色显像剂来改善扫描效果，特别针对黑色锈蚀表面、透明表面和反光面。 5. 数据处理与优化： - 数据处理包括拼合点云、切分窗口、删除体外点和噪声点，以提高数据质量和减少误差。例如，通过数据精简，如将原始点云数据从150,000个减少到更有效的数据集。 6. 比较与选择： 结构光和激光扫描仪与三坐标测量机相比，各有优缺点，需根据实际项目的需求和条件来决定使用哪种扫描方法。对于自由曲面形状的物体，非接触光学测量更为合适；而规则形状的物体则可考虑使用接触式测量。 综上，本资源提供了关于产品创新设计中三维数据采集的重要技术和策略，包括数据获取方法的选择、扫描设备的使用、前处理步骤以及扫描质量的要求，为设计师和工程师在实际项目中进行数据采集提供了有价值的参考。