用于测量、数字化及或虚拟或在塑料、合成或纸质材料中再现三维物体外表面的电子光学照相系统技术方案

系统的采集和再现单元通过网络而互相连接以测量并重建任何类型物体的轮廓并或在ＣＡＤ　　３Ｄ系统中虚拟再现或在塑料、合成或纸质材料中物质再现。

An electronic optical photographic system for measuring, digitizing, and or reproducing three-dimensional surfaces of plastic objects in plastic, synthetic or paper materials

The acquisition and reproduction unit system and connected with each other through the network measurement and reconstruction of any type of object contour and CAD or in the 3D system in virtual reproduction or in plastic, synthetic or papery material material reproduction.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电子光学照相系统，其能够测量任何类型物体的外部轮廓并将其变换为一组笛卡尔坐标(x，y，z)；将这些几何结构的数学数据经网络传输给个人计算机(以实现该物体的三维图形表示并使得可借助于三维、计算机辅助设计CAD 3D对其几何结构进行进一步的处理)并直接传送给传真复制机类型的联机设备以在塑料、合成或纸质材料中再现所测量物体的体积，其以自动方式并根据预定逻辑进行，合成材料在此被理解为指通过至少两种成分的结合获得的材料，所述成分具有使其相互不同、不能溶解并能够分离的化学和物理特性。
技术介绍
在现有技术中，在个人计算机中将所测量及数字化的任何类型物体的轮廓变换为三维(3D)虚拟物体的外表面主要包括使用激光器和感应器确定物体的空间坐标或借助于从视频摄像机和视频放映机获取的图象进行三维重建。关于借助于从CAD 3D系统获得的数据在塑料材料或其它材料中实现物体的现有技术主要包括使用激光器和铣刀；原型速成如立体平版印刷术(SLA)；激光烧结(SLS)；LOM方法；FDM方法，3DP方法；SGC方法。此外，现有技术包括用于使三维虚拟和/或可热成形塑料材料物体的外表面热成形、数字化并使其再现的设备，如意大利专利申请MI 2003 A 000177和国际申请PCT/EP 04/00855中的物体，其中用于信息技术(IT)数据的计算和管理的集成模块、扫描模块和再现模块能够使物体的外表面从可热成形塑料材料的镶板(薄片)热成形，而不必依赖于阴或阳压模，对预先存在的、当作模型的物体进行3D扫描，将它们变换为可借助于CAD 3D程序进行处理的虚拟物体的外表面，借助于3D传真机执行远程再现先前数字化的表面或由CAD 3D设计并保存在数据库中的物体表面的操作，所述表面为加热成形的热塑材料物体的表面形式。现有技术的缺点现有技术的缺点包括与常规扫描仪和3D复制机相关联的非常可观的复杂化，以及第一次购买及维护的高成本，这将这些产品归入非常受限且非常小的市场领域，主要集中在用于构造设计和建筑学的快速原型制作领域。
技术实现思路
在本说明书中使用的符号如下表1所示表1 设备VTII由相互接口的模块组成并能够虚拟采集并在物质上再现任何类型物体obj的外表面。扫描模块VT-MSII采集经受测量的物体obj的轮廓的外部坐标，将它们变换为有序的三维笛卡尔坐标组。该信息被整理到特殊数值矩阵，可用于执行下述操作a)在塑料、合成或纸质材料中再现经历扫描的物体obj控制从扫描模块VT-MSII到再现模块VT-MFII的通路，没有干涉地修改原始采集的数据；b)按照PC中的3D虚拟物体obj再现经历扫描的物体obj控制从扫描模块VT-MSII到PC的通路，PC将可用于在三维计算机辅助设计环境进行观看和修改；c)在塑料、合成或纸质材料中再现经历扫描和在PC中修改的物体obj或通过CAD 3D设计的虚拟物体obj控制从PC到再现模块VT-MFII的通路(Mod.A printing和/或Mod.B printing)。设备可创建下述类型的信息学接口 -10/100型以太网板；-调制解调器板；-串行通信端口；USB端口；-无线网络传输板。这些解决方案保证数据发送和接收系统之间的每一类型的对话；具体地，在扫描设备(VT-MSII)和再现设备(VT-MFII)上使用调制解调器板，可在设备间实现直接在线传输(在前述段落的情况下)，且这使得可将前者当作发送传真、后者当作连结来用于自动接收的接收传真。为完全利用设备VTII的模块系统的能力，CAD 3D系统被装备以特殊软件(VTII软件)，其能够产生格式与再现系统VT-MFII兼容的文件，因而可三维再现完全由CAD 3D产生的物体obj和/或由从扫描模块VT-MSII接收的信息修改的物体。电子光学照相系统用于数字化并虚拟地和/或在塑料、合成或纸质材料中再现三维物体obj的轮廓，其特征在于其包括A-模块VT-DataII集成的数学计算模块，用于管理信息学数据，所述数据描述在模块B和C中出现的硬件所采用的数学逻辑；B-模块VT-MSII用于采集任何类型表面的三维空间坐标的扫描模块；C-模块VT-MFII传真型再现模块，用于实现所扫描表面的三维轮廓(情形B)或在CAD 3D环境中设计的纯虚拟表面的三维轮廓；所述模块能够执行下述操作1、借助于数字照相机或数字测量和图象采集系统，测量经历扫描的任何类型物体obj的外表面及相关颜色信息，获得物体obj的3Dr和3Dc型的空间坐标数值矩阵；2、产生与CAD 3D标准兼容的文件以使已被扫描和采集(按1)的物体obj可在CAD 3D环境中通过绘制其表面而得以看见，因而使可干预和处理数据以修改物体obj的各部分和/或添加新的部分，最后，通过特殊VTII驱动器，产生可由再现模块VT-MFII直接解释的专用文件；3、产生将被传给PC的数据库的记录文件并包含所扫描物体(按1和2)的数值矩阵3Dr和3Dc的数学数据，从而它们随后不仅可被再次用于观看和/或修改，而且可发送给再现模块VT-MFII以进行再现；4、通过调制解调器将所扫描物体obj(按1)的数值矩阵3Dr、3Drrt和3Dc的数学数据从扫描模块VT-MSII传给再现模块VT-MFII，以在适当配方的塑料、合成或纸质材料中实现所扫描物体obj的彩色轮廓并产生一个或多个物理再现(Mod.A printing和/或Mod.Bprinting)；5、将所扫描物体obj(按1、2和3)或通过CAD 3D程序产生的虚拟物体obj的数值矩阵3Dr、3Drrt和3Dc的数学数据从PC的数据库传给再现模块VT-MFII，以在适当配方的塑料、合成或纸质材料中实现物体obj的彩色轮廓并产生一个或多个物理再现(Mod.Aprinting和/或Mod.B printing)。本专利技术优点本专利技术的优点如下扫描模块VT-MSII由通用数字照相机或数字测量和图象采集系统、旋转平面、安装在电机控制的轴上的LED系统、及集成的硬件部分组成，从而虽然构成扫描设备的各部分的安装增加了个别成本，但其明显低于与目前三维扫描装置相关的成本标准。在术语解释上，再现模块VT-MFII相比于办公室使用的传统多功能打印系统而言，如传真机、扫描仪和复印件。设备VT-MFII的总成本明显低于目前快速原型制作技术的成本；此外，其采用的消费材料(塑料、合成或纸质)的成本也低于目前原型制作系统所采用材料(树脂、纤维、粉末、热塑反应物凝胶等)的成本。同时还确保了再现物体的着色。设备和消耗材料的低成本以及设备可与外部设备接口的事实保证这些设备可普通地及容易地使用，并使它们特别适于对成本和使用有特殊要求的消费型市场的办公型标准。具体实施例方式本专利技术的特定实施例将结合附图进行详细描述，其中附图说明图1示意性地图示了设备VTII的功能；图2所示为平面(π-π1)的组成；图3所示为具有在适当位置的物体obj和LED束的扫描系统；图4所示为具有在适当位置的物体obj和单一LED的扫描系统；图5示出了将经受扫描的物体obj的例子；图6所示为经受扫描的物体obj在平面xy、yz、xz中的视图；图7所示为经受扫描的物体obj在水平面zi的部分的组成；图8所示为所采用的特殊配制的塑料本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于测量、数字化及或虚拟或在塑料、合成或纸质材料中再现三维物体的外表面的电子光学照相系统，包括用于计算和管理信息学数据的集成模块、扫描模块和再现模块，其特征在于所示集成计算模块（ＶＴ－Ｄａｔａ↑［Ⅱ］）描述在扫描模块（ＶＴ－ＭＳ↑［Ⅱ］）和再现模块（ＶＴ－ＭＦ↑［Ⅱ］）硬件中使用的数学逻辑并执行下述操作：ｉ）借助于数字照相机或数字图象测量和采集系统，测量将被采集的物体与连续和同步顺序投射关联的图象序列，按预定的步幅定位和移动，线性光束平行投射到物体位于其上的平面并照在 将要测量的物体的表面上；ｉｉ）处理按上述ｉ）采集的信息并再现当作模型采集的物体的外表面的几何结构的数学数据，根据三轴（ｘ，ｙ，ｚ）笛卡尔参照系统产生所述物体的空间坐标作为集成计算模型的逻辑（ＶＴ－Ｄａｔａ↑［Ⅱ］）；ｉｉｉ） 将按上述ｉ）和ｉｉ）采集的数学数据传给ＰＣ以虚拟再现所采集的物体；通过特殊软件使其可用于ＣＡＤ３Ｄ系统从而能够修改干扰；ｉｖ）将按上述ｉ）、ｉｉ）和ｉｉｉ）采集的数学数据传给远程工作站以在那里根据集成计算模块（ＶＴ－Ｄａｔａ↑［ Ⅱ］）指示的逻辑、借助于再现模块（ＶＴ－ＭＦ↑［Ⅱ］）在塑料、合成或纸质材料中再现扫描模块（ＶＴ－ＭＳ↑［Ⅱ］）采集的物体的外表面或ＰＣ产生的虚拟物体的外表面的复制，所述ＰＣ产生的虚拟物体通过特殊软件从ＣＡＤ３Ｄ文件变换为３Ｄｒ、３Ｄｒ ｒｔ和３Ｄｃ类型数据文件；ｖ）根据集成计算模块（ＶＴ－Ｄａｔａ↑［Ⅱ］）指示的逻辑，通过使用３Ｄｃ类型的数据文件格式在塑料、合成或纸质材料中彩色打印将被再现的物体的外表面。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗贝尔托拉，弗兰切斯卡尤莉塔，
申请(专利权)人：保罗贝尔托拉，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]