三维扫描仪的总体方案和机构设计研究(2)

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3 三维扫描仪的结构设计 11

3.1 三维扫描仪的总体构思 11

3.2 三维扫描仪的整体框架 12

3.3 相机角度调节 13

3.3.1 相机的固定 13

3.3.2 传动装置 .14

3.3.3 调节锁紧机构 .15

3.4 投影仪角度调节 15

3.5 三维扫描仪内部空间布置 16

3.6 三维扫描仪散热系统和供电方案 18

3.7 箱体的设计 18

4 三维扫描仪的尺寸设计和轴的校核 19

4.1 三维扫描仪的尺寸设计 19

4.1.1 相机、投影仪位置设计 19

4.1.2 总体质量计算 20

4.1.3 角度调节计算 20

4.1.4 散热功率的计算 20

4.1.5 其他数据的设计 20

4.2 轴的校核 21

4.2.1 轴1的校核 21

4.2.2 轴3的校核 23

4.2.3 轴5的校核 25

4.2.4 轴4的校核 27

5 结论 29

5.1 工作总结 29

5.2 研究展望 29

致谢 30

参考文献 31

附录A 33

附录B 35

1 绪论

1.1 引言

三维扫描仪(3D scanner) 是一种科学仪器，用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状（几何构造）与外观数据（如颜色、表面反照率等性质）。搜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。这些模型具有相当广泛的用途，举凡工业设计、瑕疵检测、逆向工程、机器人导引、地貌测量、医学信息、生物信息、刑事鉴定、数字文物典藏、电影制片、游戏创作素材等等都可见其应用。三维扫描仪的制作并非仰赖单一技术，各种不同的重建技术都有其优缺点，成本与售价也有高低之分。但并无一体通用之重建技术，仪器与方法往往受限于物体的表面特性。例如光学技术不易处理闪亮（高反照率）、镜面或半透明的表面，而激光技术不适用于脆弱或易变质的表面。

随着计算机视觉技术和光电技术的发展，三维扫描仪在现代工业生产，先进制造技术方面发挥着越来越重要的作用。采用三维扫描仪不仅能够缩短设计时间，降低设计难度，更能够保证工业设计和工业生产的科学性准确性，降低风险，同时能让设计师更加容易发挥自己的想象力，提高现代设计水平。

在三维扫描仪系统中，很重要的一个就是照相式三维扫描仪，其工作过程类似于照相过程，扫描物体的时候一次性扫描一个测量面，快速，简洁，因此而得名。照相式三维扫描采用的是面光技术，扫描速度非常快，一般在几秒内便可以获取百万多个测量点，基于多视角的测量数据拼接，则可以完成物体360度扫描。操作简单方便，同时设备一般比较小巧，容易便携，是三维扫描和工业设计，工业检测的好助手[1]。论文网