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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳世茂
研究生(外文):Shih-Mao Chen
論文名稱:3D掃描與控制設備研究
論文名稱(外文):The Study of 3D Scanner and Control Device
指導教授:王圳木
指導教授(外文):Chuin-Mu Wang
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
系所名稱:資訊工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:70
中文關鍵詞:3D掃描自動化3D掃描3D建模
外文關鍵詞:3D Scan3D Scan Device.3D Scanne
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本研究探討3D掃描與機構的相關性,並透過實作的過程來印證從3D鏡頭的開發套件所提供的軟體介面作為起點,做出和一般手持式3D掃描差異化的成品。實驗提出的解決方案,可以用來探討3D掃描領域的實際功能。在研究軟體過程中,使用Intel Realsense 系列提供的軟體開發套件來做為實驗的工具,針對不同物件選擇對應的作法。最後,程式輸出3D圖檔。所完成檔案的後續不僅和3D軟體相容,也能夠加以修改,並且可用3D印表機加以輸出成品。整個研究中將分為3D掃描與控制整合兩部分。第一:軟體方面完成3D物件、臉部、頭部、身體掃描功能,3D掃描後採集到的深度的串流,建置不同特徵3D檔案。第二:硬體方面偵測物件的距離,其可控制3D鏡頭前進與後退及物件的旋轉。此設備採用兩款3D鏡頭分別是F200與R200。STC8051控制步進馬達並編輯加速曲線與減速曲線程式,透過USB 轉RS232來達到穩定的控制。研究目的為掃描、產生3D檔、驅動電路及連接配置。由電腦控制及接收,藉由3D鏡頭開啟並連結至步進馬達,確認連結完成後,按下開始掃描按鈕,自動判別物件的遠近,傳送一個訊號至STC電路板。後由接收端送出一段電路訊號後,使馬達產生相應之動作,完成3D掃描。
In this thesis, we present an implementation of the 3D scanning machine including software imaging and hardware control system. Through the process of implementation, we prove the 3D lens development kit provided by the software interface as a starting point, and produce general hand-held 3D scanning differentiated products.
The experimental proposed solution can be used to explore the real function of the 3D-scanning field. In the process of researching in software, we use the software development kit provided by Intel Realsense series as an experimental tool, and select the corresponding method for different objects. Finally, it outputs 3D files. The completed file is not only compatible with 3D software, but also can be modified, and can be used to output the finished product by 3D printer.
The whole study will be divided into two parts, 3D scanning and control integration. First, we use software to complete the 3D objects, face, head, body scan function. Then 3D scanning collected the stream of depth, and construct different characteristics of 3D files. Second, the hardware detects the distance of objects, and can control the 3D lens mover forward and backward and rotation of the objects.
This device uses two 3D lenses, which are F200 and R200. STC8051 controls stepper motor and edits the acceleration-curve and deceleration-curve program, through the USB to RS232 to achieve stable control. The purpose of the study is to scan, generate 3D files, driving circuits and configurations of connection. Computers start to control and receive with opening 3D lens and connecting to the stepper motor. After confirming that the connection is complete, we press the Start-Scan button. This device automatically identifies objects near and far, and sends a signal to the STC circuit board. Then it sent the signal of electrical circuit by the receiver to determine a drive circuit, which makes the motor produce the appropriate action to complete the 3D scanning.
第1章 研究介紹 5
1.1 研究背景 5
1.2 研究動機與目的 5
1.3 關於3D掃描文獻探討 6
1.4 3D印表機材料技術 11
1.5 3D掃描的應用現況 16
第2章、3D掃描之原理 20
2.1 3D物件掃原理分析 20
2.2 3D物件掃遮罩光原理分析 26
2.3 3D物件掃描色彩擷取原理 26
2.4 掃描雲點分析 27
第3章、3D掃描控制機構 29
3.1 物件旋轉機構設計與運用 29
3.2 轉盤控制機構的研究構想 30
3.3 轉盤的設計 32
3.5 步進馬達控制板規劃 37
3.6 控制板設計重點 38
3.7 步進馬達控制與掃描程事件 40
第4章、自動化掃描程式設計 42
4.1 擷取人體臉型影像 42
4.2  掃描過程 44
4.3  面部掃描 46
4.4  物體掃描 48
4.5  頭部掃描 50
4.6 身體掃描 52
4.7 主要模組關係圖 53
4.8 各類型演算法與型號差異表 53
4.9 程式主畫面規劃 54
4.10 3D掃描程式流程 56
4.11 掃描程式說明 57
4.12 實驗結果 58
第5章、結論與未來展望 - 61
5.1 結論 61
5.2 未來展望 62
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