1、三维激光扫描仪操作指导书工程训练中心 工程综合训练部2005-7-142前 言近年来，随着制造技术的飞速发展，一种新的制造概念改变了以前传统制造业的工艺过程。这种新的制造思路是：首先对现有的产品模型进行实测，获得物体的三维轮廓数据信息，再进行数据重构，建立其 CAD 数据模型。设计人员可在 CAD 模型上再进行改进和创新设计，最后获得的数据可直接输入到快速成型系统或者形成加工代码输入到数控加工中心，生成新的产品或其模具，最后通过实验验证，产品定型后再投入批量生产。这一过程就被称为反求工程，它使产品的设计开发的周期大为缩短，其整个过程可用下图描述。改进与创新现有产 品三维轮廓数据信息CAD数据模
2、 型实 测 数据重构新的数据 模 型新产品的 模 具新产品定型批量生产快速成型实验验证反求工程系统可分为三部分：即数据的获取与处理系统；数据文件自动生成系统；自动加工成型系统。其中物体三维轮廓数据的准确获取是整个反求工程的关键所在。我们将要介绍的三维激光扫描仪就是用于物体三维轮廓数据的获取，它具有精度高，速度快，对工件无磨损，无接触变形，易装夹，易操作等优点，可广泛应用于汽车、电子通讯、玩具、制造行业。3第一章 系统简介一一 系统组成系统组成本系统由机台、控制箱及计算机三部分组成。其中计算机部分包含扫描软件 ReScan、运动控制卡和多媒体视频卡（影像卡） 。机台结构图如下：1-Z 轴 2-Y
3、 轴横梁 3-测头杆 4-立柱5-测头 6-转台 7-平台 8-底座二二 安全警告安全警告1严禁擅自拆开控制箱，防止触电或损坏设备。2严禁擅自拆开测头，防止元件损坏。3严禁带电（不关机状态）插拔运动控制卡、影像卡。4严禁带电插拔插头。5严禁将异物置于丝杠或导轨上。123467854三三 使用注意事项使用注意事项1先开控制箱电源，再启动扫描软件，点击归零按钮进行设备归零。2将工作台上的杂物清理干净，防止测头发生碰撞。3请勿将过重的物体摆放于转台上，以致损坏转台。4禁止在转台上对工件喷涂反差剂。5扫描工件应在暗室中进行，没有暗室时应严格避光。6注意测头的运动方向，防止移动过程中测头撞上工件。7扫描
4、工件时，请勿触动工件，否则影响扫描结果。8扫描工件时，被扫描面不能过于倾斜，否则测量不准。9扫描结束后，注意关闭激光。10关机时，请先关扫描软件，再关控制箱。5第二章 软件使用扫描软件 ReScan 主界面该软件由控制菜单和画面显示区域两部分组成。显示区域 Live Image 可显示动态影像及静态影像， Curve Image 用于显示标定过程中的垂直激光和水平激光，控制菜单由 Table Control、Camera and Laser Control、System Parameters、Calibration、Engineer 五个菜单及扫描控制区组成，以下进行分别介绍。一一 扫描控制区
5、扫描控制区1Scanning Mode ：选择系统扫描方式，扫描方式分为平面式扫描（Planar Scan ）及旋转式扫描 (Rotation Scan)两种。2Scanning region：确定扫描边界6用于定扫描的左右边界 用于定扫描的下边界Y Scan Region 中的 Y Step 为扫描的步距，一般为 0.5 毫米，最小可定为 0.1 毫米。Z Scan Region 中的 Band No.确定一次扫描中 Z 轴运动的次数，Z Step 确定 Z 轴一次运动的距离，默认值为 50 毫米，最大值为50 毫米。T Scan Region 中的 T Start Pt.为旋转扫描时转盘的
6、起点角度，T End Pt.为终点角度， T Step 为每次旋转的角度。3Scanning Control：扫描控制Start Measuring：开始扫描Stop Measuring：停止扫描Open/Close Camera：打开/关闭镜头Enter Internal System：进入内部菜单单击 Enter Internal System 按钮后，出现以下对话框：7单击 按钮，出现另一对话框要求输入密码，输入密码后，菜单栏将多出 Calibration、Engineer 两个菜单。扫描时，首先确定扫描边界，然后单击 Start Measuring 按钮，进入 Measuring Co
7、ntrol 界面，界面如下：Number of scanning planes：确定平面扫描时的扫描次数，一般8选择单次扫描，即扫描一面以后，让转盘旋转一定的角度，再定下边界进行扫描。当选择多次，如输入 4 次，在 Index 中会出现四栏，你必须在 Degree 中输入转台每次旋转的角度，如0、90、180、270，软件便会以相同的左右边界完成 4 次不同角度的扫描动作。File name ：扫描文件的名字，可根据需要进行改动。Sampling value：理论上采样的最小点距。Sampling space ：采样间隔，默认值为 1，即采集所有的像素点。Save as ASC format
8、：选择文件保存格式为 ASC 格式，此处必须选择。one way scan ：选择用左镜头或右镜头进行扫描。 Index：扫描次数。Degree：扫描时转台的角度。当转台旋转一定的角度进行扫描时，必须单击此按钮确认。开始扫描。取消扫描动作。二Table Control 菜单9该菜单用于控制工作台的运动，工作台由四轴（X 轴、Y 轴、Z 轴、 T 轴）组成。控制工作台向负方向运动控制工作台向正方向运动控制测头运动到已确定的左边界控制测头运动到已确定的右边界控制测头运动到已确定的下边界控制测头运动到已确定的转台中心的 Y 坐标处将转台的当前角度置为 0 度Table initialize：工作台归
9、零Table stop：工作台停止运动10Arming at points：打开/关闭标靶Grap. point is over：保存二维投影采集点的数据Manual sampling：采集二维投影点的数据三Camera and Laser Control 菜单11Laser power on：打开垂直激光Laser power off：关闭垂直激光Show calibration grid：显示/关闭网格Show curve ：显示光刀线Left Camera：选择显示左镜头的图像Right Camera：选择显示右镜头的图像Center Camera：选择显示投影镜头的图像Brightne
10、ss：CCD 的亮度Contrast：CCD 的对比度Laser：激光功率四System Parameters 菜单该菜单中保存了扫描软件的安装路径及扫描文件的存盘路径。12LCF.txt：保存各种参数文件CaliFile.txt ：网格文件Object.asc ：扫描输出文件Object.raw：扫描原始文件五Calibration 菜单13Settings of X-Axis Num of Grid：设置 X 轴的网格数，一般为 10 格。Settings of Z-Axis Num of Grid：设置 Z 轴的网格数，规定值为 5格。Step：网格的间距，规定值为 10 毫米。Dela
11、y：延时时间L/R camera：选择基准镜头Rotation Axis X：转盘中心的 X 轴坐标Rotation Axis Y：转盘中心的 Y 轴坐标Laser Power：水平激光的功率Calibration using 2ways setting Camera：选择标定网格的方式。选择该选项时，左右镜头的网格分别进行标定；不选，则左右镜头同时标定，一般采用此种方式。14Calibration laser power on ：打开水平激光Calibration laser power off：关闭水平激光Proceed：开始标定网格Stop calibration：停止标定网格读出网格文
12、件保存网格文件六Engineer 菜单Reset X axis：X 轴归零15Reset Y axis：Y 轴归零Reset Z axis：Z 轴归零Move stop：停止单轴归零Start the demonstration：开始演示Stop the demonstration：停止演示Write LCF file：保存 LCF 文件Ini. Speed：工作台的运动加速度Fin. Speed：工作台的运动速度Motor Par.：电机每转对应的脉冲数Div. Ratio：驱动器的细分数Gear Ratio：传动比Distance：螺距X、Y、Z Range：X、Y、Z 方向的行程范围Le
13、ft、Right gray：左、右镜头的灰度阈值以上参数在使用时不要擅自改动。16第三章 操作实例首先打开控制箱电源，然后启动扫描软件 ReScan。单击工作台归零按钮 Table Initialize，工作台归零后，才可进行下述操作。一平面扫描步骤如下：1在转台上按适当角度摆放好工件。2将测头移动到工件处，打开镜头、网格和激光。3调节激光至最佳状态（所谓最佳状态是指：在 X 轴上调整测头，使工件的影像始终处于网格的中间区域） ，确定扫描的左右边界及下边界。4将扫描文件命名后，开始扫描。5测头一次扫描的高度为 50 毫米，若工件高度超过 50 毫米，Z 轴须上升 50 毫米，然后重复步骤 2
14、至 5，直至将工件的一面扫完。6移开测头，防止旋转转台时，工件碰到测头，将转台旋转 90 度，此时切勿将转台角度清零。7移动测头，使激光处于最佳位置，确定左右边界及下边界，单击按钮，进入扫描控制界面。此时，在 Degree 栏中会显示 90度。单击 按钮，确认旋转角度，然后开始扫描。扫描出的点云就会以 90 度转角与上次扫描的点云拼接在一起。8重复步骤 5、6。179依次类推，将工件的四面扫描完毕。 （注：如果工件为回转体，也可以将旋转角度调整为 120 度，这样需扫描三次）二旋转扫描旋转扫描适用于圆柱类，左右对称的物体。旋转扫描时，测头不移动，而是转盘进行旋转。旋转扫描的另一个作用是可以修正
15、转盘中心的 X 坐标。以扫描圆棒为例，圆棒半径为 R。1启动软件，归零。2测定转盘中心坐标。3将均匀喷涂反差剂的圆棒固定于转盘中心。4移动测头至圆棒处，让激光正好照在圆棒的中间，并调节激光至最佳状态。5在 Scanning Mode 中选择 Rotation Scan。6单击 将转盘的角度清零。7在 T Scan Region 中的 T Start Pt.中 输入转盘的起点角度 0 度，在 T End Pt.中输入终点角度 360 度，在 T Step 中输入每次旋转的角度。8确定扫描的下边界。9开始扫描。10利用旋转扫描圆棒来修正转盘中心的 X 轴坐标：打开扫描文件，将圆柱点云拟合成圆柱面，得到圆柱的半径 R1。假如 R1 大于R，就用转盘中心的 X 坐标加上 R1 与 R 的差值，并保存于Rotation Axis X 中；如果 R1 小于 R，就用转盘中心的 X 坐标减18去 R1 与 R 的差值，并保存于 Rotation Axis X 中。
