特征自适应的复杂曲面扫描路径生成方法

为了解决现有自动化扫描方法在面对复杂曲面时扫描完整性不足、普适性不佳等问题,提出了一种特征自适应的自动化扫描路径规划方法。首先,构建了激光扫描仪的扫描约束条件,分析其对扫描精度的影响,为特征自适应的复杂扫描路径规划提供理论支撑。其次,针对扫描仪姿态规划问题,提出了一种新的测量倾角约束聚类算法,对离散复杂曲面后获得的采样点进行聚类处理,实现扫描仪姿态的规划,并在此基础上获得扫描路径点。再次,针对扫描路径规划问题,引入法向矢量夹角矩阵作为惩罚矩阵,优化改进最近邻算法,实现符合需求的扫描路径规划。最后,为验证该方法可行有效,以汽车车门作为扫描对象,搭建了一个组合式自动化柔性测量系统,与传统行切扫描方法、手动扫描方法进行对比试验。试验结果表明,该方法相较于行切扫描方法在扫描仪姿态变换次数上减少了54%,测量精度提高了64.5%,降低了人工干预因素的影响,扫描完整性与手动扫描方法接近,可以实现针对复杂曲面的自动化扫描测量。

岩性元素扫描测井在准确识别岩性中应用

对于非常规储层和复杂岩性储层,利用常规测井曲线准确识别岩性、求取地层参数比较困难,元素扫描(Litho Scanner)测井通过对地层中元素的直接测量,能够提供地层中元素含量,对于特定的岩石(碎屑岩、碳酸盐等),可以通过元素含量计算地层中不同矿物组分的含量,进而进行对岩性的准确识别,识别出地层中绿泥石、蒙脫石、伊利石、钠长石、石英、方解石、白云石和黄铁矿等地层矿物及其含量,完成地层岩石矿物的评价。

真空调频原子力显微镜高精度扫描器设计与校准

原子力显微镜(AFM)是一种表征样品表面的物理化学信息的精密仪器,AFM高精度扫描器是整个测量与表征系统的核心部件,其性能直接影响整个测量系统的性能,因此对原子力显微镜高精度扫描器的研究具有重要意义。介绍了调频原子力显微镜(FM-AFM)、AFM精密扫描平台以及扫描器的基本原理,提出了更为精确的扫描器设计模型,并将根据真空FM-AFM实际需要设计的扫描器搭载到自主研发的超高真空AFM系统中进行测试,结果表明了设计模型的精确性。随后,根据实验测试结果进行了相应的校准,提出了一种基于图像进行非线性校准的简易方法。最后,对云母样品表面形貌进行了测量,得到了云母台阶。

3种口内扫描仪用于咬合关系记录的准确度研究

目的探究3种口内扫描仪用于获取最大牙尖交错位(MIP)咬合关系的准确度,为临床实践提供参考。方法招募10名上下颌牙列完整、咬合关系正常的受试者。对照组采用面弓转移和咬合记录将位于MIP的上下颌石膏模型固定在架上,并使用桌面扫描仪对固定的模型进行扫描以获得数字化模型数据;实验组分别使用Trios 3、Carestream 3600以及Aoralscan 3口内扫描仪对受试者进行口内扫描以获取位于MIP时上下颌口扫模型数据。在对照组数字化模型的上下颌双侧中切牙、尖牙和第一磨牙上设置测量点并测量上下颌对应同名牙上测量点之间的距离,获得测量的距离之和D_(A),同时计算模型中切牙区、尖牙区以及第一磨牙区的测量点间距离之和,分别记为D_(I)、D_(C)、D_(M)。将添加测量点的对照组上下颌模型分别与实验组上下颌口扫模型进行精确匹配,计算匹配后对照组模型的D_(A)、D_(I)、D_(C)和D_(M)。对对照组和实验组获得的D_(A)、D_(I)、D_(C)、D_(M)进行统计学分析,以评估3种口内扫描仪记录咬合关系的准确度。结果对照组D_(A)、D_(I)、D_(C)、D_(M)的值分别为(39.58±6.40)、(13.64±3.58)、(14.91±2.85)、(11.03±1.56)mm,Trios 3组相应的值为(38.99±6.60)、(13.42±3.66)、(14.55±2.87)、(11.03±1.69)mm,Carestream 3600组相应的值为(38.57±6.36)、(13.56±3.68)、(14.45±2.85)、(10.55±1.41)mm,Aoralscan 3组相应的值为(38.16±5.69)、(13.03±3.54)、(14.23±2.59)、(10.90±1.54)mm。方差分析显示无论是整体偏差D_(A)(P=0.96),还是局部偏差D_(I)(P=0.98)、D_(C)(P=0.96)、D_(M)(P=0.89),3种口内扫描仪获取的数字化模型与对照组模型之间差异均无统计学意义。结论在规范的操作流程下,3种口内扫描仪获取的MIP咬合关系与传统方法无差异,满足临床诊疗的需求。

不同扫描范围下3种口内扫描系统的咬合匹配精度对比研究

目的探究不同颊侧咬合扫描范围下3种口内扫描仪之间咬合匹配精度的差异。方法采用3种类型的口内扫描仪(Medit i500、iTero element flex、3 Shape Trios3)对安装于半可调架上的标准石膏模型进行4种不同范围的颊侧咬合扫描。扫描范围分组为Group1:双侧1-3牙位、Group2:双侧4-5牙位、Group3:双侧4-6牙位、Group4:双侧4-7牙位,每组重复扫描10次。对照组采用台式扫描仪获取咬合关系。将实验组与对照组上颌模型进行最佳拟合对齐,下颌模型通过矩阵变换保持初始咬合位置不变。通过三维偏差分析技术分析不同扫描范围对咬合匹配精度的影响。结果同一扫描系统下,i500和Trios3前牙组Group1咬合匹配精密度显著低于3个后牙组Group2、Group3、Group4(P<0.05),且后牙组两两之间差异无统计学意义;同一扫描范围下,咬合匹配正确度在3个口内扫描仪间表现出了相同的趋势:前牙组Group1显著低于后牙组(P<0.05),在后牙组中,随着扫描范围的增大,咬合匹配的偏差减小,正确度提高;使用iTero进行咬合匹配时整体正确度和精密度均优于i500和Trios3,且差异具有统计学意义(P<0.05)。结论不同扫描范围下3种口内扫描系统均会影响咬合匹配精度;iTero咬合匹配精度优于i500和Trios3。

基于激光扫描仪的点云配准方法

针对激光扫描仪实际扫描得到的不完整点云配准困难问题,提出了一种基于对应点对的配准方法。通过激光扫描仪进行实验,得到被测工件的实测点云数据,基于Visual Studio软件配置Point Cloud Library环境,对实测模型与理想模型的点云配准进行研究。首先对实测点云数据进行体素滤波以及均匀下采样的预处理;其次通过对应点对的方式进行对齐为后续精细配准提供较好的变换初值,后基于ICP算法实现点云配准精配准;最终以均方根误差作为点云配准精度评价指标对配准结果进行评价。借助CloudCompare软件对配准结果进行直观展示分析可知,在实测工件本身存在不绝对光滑的情况下,配准的均方根误差可控制在0.62 mm,表明该方法对于不完整点云的配准效果较好。

精密机械同轴扫描开关研制

在精密电测领域,鲜有面向交流自动测试系统的专用同轴扫描开关。针对于此,设计了一种4线制-15通道全同轴扫描开关装置。该装置以步进电机精密运动控制为基础,拖动快插式同轴线组件做X-Y双向定位运动,实现同轴测量通道的可靠自动切换。通过自主设计柔性对接机构,消除因运动失准导致的通道对接误差及不可逆物理损伤风险。通过分析通道热电势、泄漏阻抗、寄生电容、感性耦合电势等寄生参数的产生机理,明确了影响扫描开关电气特性的关键设计参数,进而提出针对性优化设计方法。测试结果表明,所研制扫描开关装置的通道热电势小于±50 nV,通道对地泄漏阻抗达到10^(14)Ω量级,通道间寄生电容小于1×10^(-5) pF,通道间的感性耦合系数小于1.2×10^(-10) H。

Imaging plate scanners calibration and the attenuation behavior of imaging plate signals

Based on previously reported work, we propose a new method for calibrating image plate(IP) scanners, offering greater flexibility and convenience, which can be extended to the calibration tasks of various scanner models. This method was applied to calibrate the sensitivity of a GE Typhoon FLA 7000 scanner. Additionally, we performed a calibration of the spontaneous signal attenuation behavior for BAS-MS, BAS-SR, and BAS-TR type IPs under the 20±1℃ environmental conditions, and observed significant signal carrier diffusion behavior in BAS-MS IP. The calibration results lay a foundation for further research on the interaction between ultra-short, ultra-intense lasers and matter.

新型三维激光扫描仪在竣工测量中的应用

新型三维激光扫描仪具有高精度、高效率和非接触等诸多优势,结合工程案例介绍了外业数据获取、点云处理和成果制作等流程,并针对如何在竣工测量当中有效应用新型三维激光扫描仪展开相关探讨分析,验证了新型三维激光扫描仪应用于竣工测量中的可行性,对推广其在测绘领域的应用具有重要的意义。

星载高精度偏振扫描仪热控设计与验证

偏振扫描仪安装于卫星对地板,周围有其他载荷的遮挡,热环境复杂,是卫星热控设计的难点。文章根据扫描仪不同部组件的控温要求设计热控方案,包括:主光学组件与框架隔热并包覆多层隔热组件;红外探测器热沉、头部电路盒分别设计独立的散热路径,通过外贴热管连接辅助散热板散热;结合电加热主动控温;在主要部位安装隔热垫。该热控方案已通过热平衡试验在地面的考核验证,在轨遥测数据显示:主光学组件温度控制在(16±1)℃,头部电路盒温度控制在6~8℃,红外探测器热沉温度控制在(-22±1)℃,满足扫描仪各项温度指标要求。以上表明该热控方案合理有效,对同类型光学载荷的热控设计及优化具有借鉴意义。

基于SLAM技术的移动式三维激光扫描仪在地震救援中的应用

地震救援现场建筑结构评估是施行生命搜救作业的前提,也是进行安全施救的保障。基于SLAM(Simultaneous localization and mapping,即时定位与地图构建)技术的移动式三维激光扫描仪具有体积小、重量轻、可多平台搭载移动作业等多种优点,其“所见即所得”的特点为进行地震救援现场建筑物结构安全评估提供了便利。本文以“应急使命·2023”演习场地和2023年12月18日甘肃积石山6.2级地震现场为例,对移动式三维激光扫描仪在地震救援中的应用进行验证。通过移动式三维激光扫描仪对救援场地进行扫描,获取点云数据开展建模,并对场地的分区布局、建筑类型、建筑结构等特征数据进行提取,在此基础上进行建筑物结构安全评估工作。结果表明基于SLAM技术的移动式三维激光扫描仪具有易于携带、操作简单、作业高效、测量精度高的特点,为地震救援现场开展现场评估工作提供了新的技术方法,具有良好的应用前景。

卡车扫描站在湖山铀矿应用效果研究

湖山铀矿主要赋存在罗辛组和可汗组之间的接触带以及上部的罗辛组,少量赋存在楚斯组。矿体复杂,空间上品位变化较大,在开采过程中缺乏对矿石品位的有效监控,导致采矿的贫化率和损失率居高不下,严重影响资源利用率和企业的经济效益。为了解决矿石贫化和损失问题,湖山铀矿开发了门架式矿石品位在线检测系统——卡车扫描站,实现了运矿卡车的不停车测量,提高了测量效率并降低了运行成本。2022年湖山铀矿贫化损失分析结果显示,应用扫描站后,湖山铀矿总贫化率下降约9.6个百分点,总损失率下降约4.6个百分点,带来经济效益约8874万美元。同时,卡车扫描站作为独立测量系统,有力地保障了湖山铀矿供矿系统的稳定性。

面向三维扫描仪点云与全景图像映射关系的快速建立方法

针对地面三维扫描仪获取彩色点云时传感器外参数标定过程复杂的问题,提出直接建立点云与全景图像映射关系的方法.提出基于一维最大熵的改进Zernike矩亚像素边缘提取算法,自全景图像中定位靶球,根据三维几何特点从点云中提取靶球.将提取结果作为配准基元,在空间球坐标中构建基元三角形,通过最小角距差法完成基元配对,建立点云与全景图像的初始映射关系.针对图像局部畸变导致的映射偏差,提出基于改进Levenberg-Marquardt算法和自由形变法组合的混合算法逐像素优化数据间的映射关系.利用多种场景的实验数据验证所提方法的可行性.结果表明,标靶自点云和图像中的提取率高,被点云和图像同时识别的标靶利用最小角距差法均能够成功配对.改进Zernike矩相较于传统Zernike矩提取的标靶初始映射误差降低了61.1%;经混合算法优化后,点云与全景图像的映射误差约为1 pixel,数据映射结果稳定且不受测站位置和点云密度的影响.

扫描与扫描器之图说NetBrute Scanner

上一期我和老熊的故事刚开场。读者的来信就纷纷飘到编辑部了。很多读者反映说“办公室黑客攻防战”的故事很精彩。非常期待续集。但是觉得在介绍攻防工具和基本技术的时候过于简略，看完以后有一种“丈二和尚——摸不着头脑”的感觉。所以本期开始，老刀借杂志一角开辟讲堂，网络攻防知识现在开讲!

基于TRIZ理论的全自动智能病历扫描仪设计

为解决目前病历扫描设备扫描功能单一、自动化程度不高的问题,运用TRIZ理论相关工具对病历扫描设备进行改进与优化设计。分析病历扫描设备工作过程中存在的问题,将问题转化为TRIZ理论中的通用参数,利用TRIZ理论中的矛盾冲突解决原理和物-场分析模型得出解决问题的标准解。依据实际设计经验,将标准解与病历扫描仪实际相结合,得到全自动智能病历扫描仪结构的具体设计方案,进而利用SolidWorks Motion对扫描仪的部分结构进行仿真分析。结果表明:该全自动智能病历扫描仪可实现扫描过程的全流程自动化,设定翻页结构的凸轮角速度为20 rad/min,可以进行20次/min的病历扫描操作,吸盘的抬升高度为40 mm,预留了充足空间,避免翻页和扫描过程中对病历纸张造成损伤,能满足病历扫描设备的工作要求。

三维打印数字化导板引导联合口腔内扫描在义齿修复中的应用效果分析

目的:探讨三维打印数字化导板引导联合口腔内扫描在义齿修复中的应用效果。方法:选取2018年1月-2020年1月于笔者医院口腔修复科进行牙齿修复且符合纳入标准的84例牙列缺失患者,按照随机数字表法分为两组,各42例。对照组采用传统全口义齿修复法,观察组采用三维打印数字化导板引导联合口腔内扫描技术。于义齿修复术后比较两组种植体肩部、根部、角度、深度偏移情况以及种植体周围边缘骨吸收情况,于义齿修复术后12个月评价两组患者种植体成功率,同时采用口腔健康影响程度量表(OHIP-4)比较两组义齿修复满意度。结果:观察组种植成功率为95.93%,高于对照组的89.22%(P<0.05);观察组种植体肩部偏移、根部偏移、角度偏移以及深度偏移均小于对照组(P<0.05);观察组种植体周围边缘骨吸收量为(0.24±0.09)mm,低于对照组的(0.37±0.12)mm(P<0.05);义齿修复后观察组咀嚼功能、固定功能以及舒适程度评分均高于对照组(P<0.05)。结论:三维打印数字化导板引导联合口腔内扫描应用于牙列缺失行义齿修复患者,可提高种植成功率,降低种植体周围边缘骨吸收程度以及种植体位置偏移程度,提高患者义齿修复满意度,应用效果较为理想。

三维激光扫描仪与RTK技术在矿山综合测绘及数据集成中的联合应用

该文详细探讨三维激光扫描仪与RTK技术在矿山测绘和数据集成中的联合应用。分析当前矿山测绘的现状和挑战,以及现有的测绘方法和技术的优点及局限性。详细介绍三维激光扫描仪和RTK技术的工作原理,以及它们在矿山测绘中的应用实例和优点。探讨这2种技术的联合应用,包括其理论基础、实际案例和可能出现的问题。讨论这2种技术在数据集成中的作用,以及数据集成的实际案例和效果评估。

三维激光扫描技术在数字城市三维建模中的应用

以城市三维模型构建中的建筑物为研究对象,利用徕卡ScanStation C10三维激光扫描仪对建、构筑物进行全方位扫描,获取建筑物的高精度点云数据和外观信息,探讨如何利用三维激光扫描技术获取空间数据、建立相应地物模型的技术方法。

三维激光扫描技术在崩塌勘查中的应用

结合工程实例,在崩塌勘查中,运用三维激光扫描技术,在相对复杂的地形条件和地质环境中通过非接触的方式扫描点云数据,并创建三维立体模型,从而准确获取崩塌体空间几何参数、岩体结构面产状、地质剖面、影像等数据,并有效提高数据的精度,为崩塌体的治理设计提供精准的各项参数,取得了很好的效果。

自动化地面激光扫描仪校准实验室构建与应用

以地面激光扫描仪标称参数和实际参数的差异性为出发点,结合JJF1406-2013 《地面激光扫描仪校准规范》和JJF1033-2016《计量标准考核规范》的相关要求,提出并构建了自动化地面激光扫描仪校准实验室,实验室定制研发了径向距离示值误差记录器等多种校准数据记录软件和测绘仪器检定信息管理系统,并采用机械臂替代传统观测墩,实现了地面激光扫描仪自动化校准。实验室建成后为徕卡、天宝等多个品牌的地面激光扫描仪提供了自动、科学、高效、准确的校准服务,取得了一定的社会及经济效益。