CN100561388C - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

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。

Description

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
技术领域
本发明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。
背景技术
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。
发明内容
在本说明书中使用的符号如下表1所示：
表1
    符号 说明
    3D 物体obj的笛卡尔坐标的数值矩阵
    3Dc 与物体obj的颜色相关联的数值矩阵
    3Dr 真实比例物体obj的笛卡尔坐标的数值矩阵
    3Drr 描述径向系统中物体obj的几何结构的数值矩阵
    3Drrt 用样板切割信息描述径向系统中物体obj的几何结构的数值矩阵
    c 平面π的旋转中心
    C 颜色向量
    c1 平面π1的中心
    d 在底平面(π)的中心c和读平面(π1)的中心c1之间的水平距离
    i，j，k 在矩阵计算中使用的下标
    m 沿物体obj的第n个侧面的分割数
    Mod.A 模块VT-MF<sup>II</sup>用于薄片型塑料、合成或纸质支撑的
    printing 打印模态，按逻辑3Dr和3Dc运行
    Mod.Bprinting 模块VT-MF<sup>II</sup>用于滚筒型塑料、合成或纸质支撑的打印模态，按逻辑3Drrt和3Dc运行
    n 用于扫描物体obj的平面数
    N image 图象数＝t×nf
    nf ＝[图象/s]
    obj 正被扫描的物体
    P 与水平面z<sub>i</sub>关联的侧面的矩阵
    PC 个人计算机
    P<sub>i</sub> 物体obj的侧面的点
    R 系统的旋转矩阵
    Rg 相对于旋转轴的曲绕半径
    Rg0 初始旋转轴的半径
    RP<sub>i</sub> 由P<sub>i</sub>描述的旋转半径
    S 绕旋转轴螺旋曲绕的薄片的厚度
S image 与图象N image＝t×Vz关联的位移
    Sf 换算因子矩阵
    T 从系统π1到系统π的变换矩阵
    t 胶片(图象)拍摄瞬间
    tg 切割信息矢量
    Tr 胶片拍摄的总时间
    v 在底平面(π)的中心c和读平面(π1)的中心c1之间的垂直距离
    VT<sup>II</sup> 用于测量、数字化并以三维方式再现物体外表面的电子光学照相设备
    VT-Data<sup>II</sup> 用于算术地计算和管理与物体obj的外表面有关的信息学数据的集成模块
    VT-MF<sup>II</sup> 三维再现模块
    VT-MS<sup>II</sup> 三维扫描模块
    Vz ＝[mm/s]
    x 放置在平面π的中心c的笛卡尔参照系的x轴
    X 放置在平面π1的中心c1的笛卡尔参照系的X轴
    y 放置在平面π的中心c的笛卡尔参照系的y轴
    Y 放置在平面π1的中心c1的笛卡尔参照系的Y轴
    z 放置在平面π的中心c的笛卡尔参照系的z轴
    Z 放置在平面π1的中心c1的笛卡尔参照系的Z轴
    α 平面π1相对于平面π的倾角
    π 底平面(物体obj位于其上的平面)
    π1 读平面(借助于数字采集系统于其中获得物体obj的图象的平面)
    θ 曲绕角度[度]
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[a]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)。
本发明优点
本发明的优点如下：
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。
具体实施方式
本发明的特定实施例将结合附图进行详细描述，其中：
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、合成或纸质类型的薄片(模块VT-MFII-Mod.A printing)；
图9示出了打印阶段-切割外形样板的轮廓-将外形样板与反向样板分离-粘合活化-在样板侧面上印刷颜色-定位在装配托盘上，粘合薄片-使薄片型支撑的边缘分开(模块VT-MFII-Mod.Aprinting)；
图10为所扫描和再现的物体obj在塑料、合成或纸质材料中的示意性表示(模块VT-MFII-Mod.A printing)；
图11为所扫描物体obj在传真设备的打印阶段的示意性表示(模块VT-MFII-Mod.A printing)；其还指明用于定位装配销的切口，由于这样的切口，使得分开插入的塑料、合成或纸质薄片型支撑可以齐平；
图12为所扫描物体obj在传真设备的打印阶段的示意性表示，其也指明用于定位装配销的切口，该切口位于所采用的薄片型支撑的平面内(模块VT-MFII-Mod.A printing)；
图13为所扫描物体obj在传真设备的打印阶段、根据矩阵3Dr逻辑处理的薄片型支撑的平面的粘合阶段的示意性表示(模块VT-MFII-Mod.A printing)；
图14为物体obj在最后装配阶段的示意性表示(模块VT-MFII-Mod.A printing)，连接销将被插入相互对齐且沿各部分的平面结合表面分布的空腔中，物体obj已被分解在所述平面结合表面中(根据矩阵3Dr逻辑)；
图15为三维扫描设备VT-MSII的示意性表示；
图16所示为所采用的特殊配制的塑料、合成或纸质型滚筒型支撑(模块VT-MFII-Mod.B printing)；
图17为另一所扫描和在塑料、合成或纸质材料中再现的物体obj在平面xy、yz、xz中所见的示意性表示(模块VT-MFII-Mod.Bprinting)。
图1示意性地示出了设备VTII运行的方式，其中附图标记1指三维扫描仪装置VT-MSII，2指三维传真模块VT-MFII，3指用于将数据直接从模块VT-MSII传到模块VT-MFII的系统，4指用于将数据从模块VT-MSII传到PC进行处理的系统，5指个人计算机之间的因特网/内联网型对话系统，及6指用于将数据从PC传到模块VT-MFII的系统。
图2所示为平面(π-π1)的组成，其中附图标记7指平面π，将被采集的物体obj位于其上，其具有参考轴(x，y，z)和旋转中心c，α＝平面π和平面π1之间的夹角，8指图象接收平面π1，其具有参照系统(X，Y，Z)和中心c1，d＝c和c1之间的水平距离，v＝c和c1之间的垂直距离。
图3所示为扫描系统，物体obj在适当位置且LED光束被启动，其中附图标记7指将被采集的物体obj位于其上的平面π，其具有参考轴(x，y，z)和旋转中心c，α＝平面π和平面π1之间的夹角，8指图象接收平面π1，其具有参照系统(X，Y，Z)和中心c1，d＝c和c1之间的水平距离，v＝c和c1之间的垂直距离，9指由与LED垂直水平面11相关的LED光束确定的部分的侧面，10指所启用的LED光束，11指LED的垂直水平面及其投射水平面，12指关于中心c7旋转的底平面，13指平行光束型观测器。
图4所示为扫描系统，物体obj在适当位置且启用单一LED光束，其中附图标记7指将被采集的物体obj位于其上的平面π，其具有参考轴(x，y，z)和旋转中心c，α＝平面π和平面π1之间的夹角，8指图象接收平面π1，其具有参照系统(X，Y，Z)和中心c1，d＝c和c1之间的水平距离，v＝c和c1之间的垂直距离，9指由与LED垂直水平面11相关的LED光束确定的部分的侧面，11指LED的垂直水平面及其投射水平面，12指关于中心c7旋转的底平面，13指平行光束型观测器，14指所启用的单一LED光束，15指旋转平面，旋转是连续的并用图2的图象平面上的数字测量进行调整。
图5示出了将经受扫描的物体obj的例子，附图标记16指将被扫描的物体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，其中附图标记17指物体obj在平面xy、yz、xz中所见的视图。
图7所示为经受扫描的物体obj在水平面zi的部分的组成，其中附图标记7指将被采集的物体obj位于其上的平面π，其具有参考轴(x，y，z)和旋转中心c，α＝平面π和平面π1之间的夹角，18指分在水平面z11的物体obj，19指用90°段构成图象的系统，20指相对于参考平面(x，y，z)7重组物体obj的所扫描侧面。
图8所示为所采用的特殊配制的塑料、合成或纸质类型的薄片型支撑(模块VT-MFII-Mod.A printing)，附图标记21指格式，22指特殊分隔嵌件。
图9示出了打印阶段-切割外形样板的轮廓-将外形样板与反向样板分离-粘合活化-在样板侧面上印刷颜色-定位在装配托盘上，粘合薄片-使薄片型支撑的边缘分开(模块VT-MFII-Mod.Aprinting)，其中附图标记23指通过切割支撑获得的反向样板的分离，24指用根据矩阵3Dc逻辑获得的颜色信息给侧面着色。
图10为所扫描和在塑料、合成或纸质材料中再现的物体obj的示意性表示(模块VT-MFII-Mod.A printing)，其中附图标记25指所扫描物体obj已根据矩阵3Dc逻辑细分的合成序列。
图11为所扫描物体obj在再现设备的打印阶段的示意性表示，其还指明用于定位装配销的切口，由于这样的切口，使得分开插入的塑料、合成或纸质薄片型支撑可以齐平(模块VT-MFII-Mod.Aprinting)。附图标记26指用于定位连接销以使分开插入的支撑齐平的切口。
图12为所扫描物体obj在再现设备的打印阶段的示意性表示，其也指明用于定位装配销的切口，该切口位于所采用的薄片型支撑的平面内(模块VT-MFII-Mod.A printing)；附图标记26指用于定位连接销以使分开插入的支撑齐平的切口。
图13为所扫描物体obj在再现设备的打印阶段(模块VT-MFII-Mod.A printing)、根据矩阵3Dr逻辑处理的薄片型支撑的平面的粘合阶段的示意性表示；附图标记27指导向底座的分隔边缘，当再现的各部分借助于连接销进行装配时其将被去除。
图14为物体obj在最后装配阶段的示意性表示(模块VT-MFII-Mod.A printing)，连接销将被插入相互对齐且沿各部分的平面结合表面分布的相应空腔中，物体obj已根据矩阵3Dr逻辑分解在所述平面结合表面中；标记16指将根据矩阵3Dr逻辑装配的物体obj，26指用于容纳所述销的空腔，28指连接销。
图15为三维扫描设备VT-MSII的示意性表示；其中附图标记1指扫描仪设备VT-MSII，7指将被采集的物体obj位于其上的旋转平面π，其具有参考轴(x，y，z)和旋转中心c，8指图象接收平面π1，其具有参照系统(X，Y，Z)和中心c1，10指所启用的LED光束，13指平行光束型观测器/图象测量系统，16指正被采集的物体obj，29指LED系统于其中沿垂直准线z移动的导轨。
图16所示为所采用的特殊配制的塑料、合成或纸质型滚筒型支撑(模块VT-MFII-Mod.B printing)；附图标记21指格式，22指特殊分隔嵌件。
图17为另一所扫描和在塑料、合成或纸质材料中再现的物体obj在平面xy、yz、xz中所见的示意性表示(模块VT-MFII-Mod.Bprinting)，附图标记16指将被扫描和再现的物体obj的例子，17指被再现物体obj在平面xy、yz、xz中所见的视图。
下面将对下述模块进行详细描述：
1、用于信息学数据的数学计算和管理的集成模块(VT-DataII)；
2、扫描模块(VT-MSII)；
3、传真再现模块(VT-MFII)。
模块VT-DataII：
用于采集任何类型物体obj的笛卡尔坐标(x，y，z)的电子光学照相系统VTII的运行原则基于物体obj和参照系统之间的数学-几何关系。
参照系统的逻辑的描述：
A、采集所需要的笛卡尔坐标(数值矩阵P、3D、3Dr和3Dc)：
a)假定物体obj位于平面π上，让所述平面可关于点c(π的旋转中心)旋转，旋转轴垂直于平面；
b)物体obj的位置应满足条件：物体obj的至少一点应形成通过c的π的旋转轴(如上面[a]中所述的旋转轴)的一部分；
c)假定平面π和位于其上的物体obj关于旋转轴旋转，由此断定平面和物体obj的每一点描述半径等于一般点Pi和Pi在旋转轴上的投影之间的距离的圆周。将Pi描述的旋转半径称为RPi；
d)假定第二平面π1，其准确的描述由π1的方向余弦的矩阵确定，定位于空间，我们假设圆周的正交投影由π1上的点Pi描述；
e)由于圆周在非平行平面上的投影产生椭圆形，可以推断：相对于通过π1的垂线位于无限远观察点的观测器(即平行光束型观测器)应看见椭圆运动的点Pi在做圆周运动；
f)使用参照系统的旋转变换(rototranslation)等式，第一系统(x，y，z)位于平面π的中心c，第二参照系统(X，Y，Z)位于平面π1上，其准线Z与通过π的c的直线重合并垂直于π1(准线Z与直线c-c1重合)；
g)与旋转变换相关联的矩阵系统使其可确定从系统(x，y，z)到系统(X，Y，Z)的坐标，反之亦然；
h)相对于π1在无限远的观测器，其根据(X，Y，Z)进行观察，能够通过使用矩阵等式而推导在(x，y，z)上的准确位置。假定(X，Y，Z)上的位置X、Y并假定相对于(x，y，z)测量的相应点z的位置，矩阵系统可得以求解。
B、采集坐标[x，y，z]的描述：
a)让物体obj位于底平面(π)上；
b)物体相对于平面(π)和数字图象测量系统(π1)的初始位置使用等于0°的角度进行定义；
c)线性光束平行于底平面(π)进行投射，最初将物体obj投射在位置使得z1＝垂直水平面＝0+(光束厚度)/2；
d)数字图象测量系统拍照(拍摄)物体obj并将角度＝0°的位置和z1与该“瞬时图象黑影照片/画面”相关联；
e)随后，数字图象测量系统产生一连串与角度＝0°的位置和zi(i＝1)相关联的n个“瞬时图象黑影照片/画面”，n对应于水平面zi＝z1+(pxi)，i＝2…n，p＝垂直扫描步幅(可电子管理的参数)；
f)在角度＝0°的序列完成之后，底平面(π)旋转到角度＝90°；
g)接着，按上面(e)中所述，拍摄与角度＝90°/zi相关联的n“瞬时图象黑影照片/画面”；
h)在角度＝90°序列完成之后，底平面(π)旋转到角度＝180°；
i)接着，按上面(e)中所述，拍摄与角度＝180°/zi相关联的n“瞬时图象黑影照片/画面”；
j)在角度＝180°的序列完成之后，底平面(π)被旋转到角度＝270°；
k)接着，按上面(e)中所述，拍摄与角度＝270°/zi相关联的n“瞬时图象黑影照片/画面”；
l)为组成物体obj的360°闭合外形，现在认为，对于4个所测量数字图象的n黑影照片/画面的序列中的每一序列(角度＝0°、角度＝90°、角度＝180°、角度＝270°)，根据在间隔-45°/+45°的入射角的等分线计算等于90°的外形段(图7)；
m)4个测量的外形段的组合通过使适当的侧面回到角度＝0°的平面而获得，如下所示：
-角度＝90°的侧面，通过将坐标从x90°改为y0°，y90°改为x0°；
-角度＝180°的侧面，通过将坐标从x180°改为x0°，y180°改为-y0°；
-角度＝270°的侧面，通过将坐标从x270°改为y0°，y270°改为-x0°；
其中每一系统的坐标x，y定位在旋转中心c，其被求值为入射线在底平面π的旋转轴上的投影。
C、数据处理模态：
a)每一图象黑影照片/画面均有角度参数和水平面z与其关联，其借助于光滤波器和/或数学运算进行处理以只显示由所启用的LED扫描光束照射的物体obj的部分；
b)通过数学处理对应于图象像素的数值矩阵而减少上面(a)中所述的图象处理；
c)以这种方式分解的图象可与平面坐标参照系统X，Y相关联，其中由光束高亮显示的点代表物体obj投射在数字图象拍摄平面π1上的轮廓；
d)以这种方式产生的矩阵是(0，1)型矩阵，使得物体obj的轮廓的点对应于每一数值信息1，而其它的任何东西均对应于每一数值信息0；连结所有类型1的点的连续线对应于物体obj的轮廓(参考角度和z)，其投影在数字图象拍摄平面π1上；
e)已获得与角度和水平面z相关联的图象轮廓，90°图段的组成按图象组成阶段(图7)中的B段落的(l)和(m)实施；
f)在运算结束时，已获得一组对应于水平面zi的n闭合侧面；在此侧面被理解为一组(xk，yk，zi)类型的m坐标，k＝侧面的分割数量＝从1到m；每一侧面对应于m行、3列类型的矢量[x，y，z]；
g)所有与水平面zi相关联的n个矢量的组合最后产生3D类型的空间矩阵，3D＝[m n 3]；
h)由于正被采集的矩阵维数是数字图象拍摄分辨率(如480×640、1200×600像素)的函数，执行定标操作以使照片标度的水平分割(640)和垂直分割(480)重新与可见区的实际尺寸成比例，换言之，假如已知底平面上的水平度量，则所有的均重新与该值成比例；例如：假定底平面π上的已知度量10cm对应于等于400像素的间隔，则读取的对应于每一像素的间隔等于(10cm)/400＝0.4cm＝4mm；该定标操作只在计算过程结束时执行一次，其通过使矩阵3D乘以Sf(Sf＝换算因子矩阵)进行，因而获得物体的实际坐标矩阵3Dr＝3D×Sf，仍然属于[m n 3]类型-(模块VT-MFII-Mod.A printing)；
i)产生颜色信息：在数字拍摄对于角度＝0°、角度＝90°、角度＝180°和角度＝270°位置的n个图象的每一序列之前，获得物体obj的数字拍摄，没有任何位置信息与所启用的LED光束关联；所获得的4个图象的每一个被定义为颜色采样图象0°、90°、180°、270°；
j)被等同在平面π1上的轮廓点的映射可与其颜色信息已知的相应图象点关联，如上面(h)所述；
k)集成在再现设备VT-MFII中的打印系统利用与π1上的点相关联的颜色信息，其为[X，Y，Colour]类型，在平面π上进行纠正[x，y，Colour]。
D、纠正物体obj的颜色的操作：
a)将π1上的坐标与图象颜色关联3Dc＝[X，Y，C]，其中C＝对应于颜色的数值，其可以是下述类型：包括0和255之间的数字(关于256色标度的信息)，或通过使用RGB方法，该方法具有3个数值类型信息项[0-255，0-255，0-255]；
b)用相应的(X，Y，C)将点的关联变换到参照系统(x，y，z)上；
c)产生颜色曲线：在再现系统VT-MFII中切割侧面的实现(Mod.A printing)利用矩阵3Dr的坐标；用于对前述侧面着色的目的，3Dr的点的位置以下述方式与矩阵3Dc的位置关联：假设3Dr的第i个侧面为由m行组成的[x，y，zi]类型的矢量，具有坐标X、Y的3Dc[X，Y，C]的信息与矩阵3D的位置i关联。为实现连续的颜色曲线，使用虚线，其通过线性内插已知的点(X，Y，C)和实际点(x，y，zi)而连结连续的点。
E、矩阵P、3D、3Dr、3Dc的表述；运算按如下进行细分：
1、在π1平面上拍摄数字图象黑影照片/画面：拍摄图象在没有启用LED的情况下进行，以产生颜色信息：4个图象对应于物体obj的位置：颜色采样图象0°、90°、180°、270°；
2、在π1平面上拍摄数字图象黑影照片/画面：拍摄图象在启用LED的情况下进行，Ii，zi＝所采集的与下标i相关联的图象，i＝1∶4(在角度＝0°、角度＝90°、角度＝180°、角度＝270°的图象)，zi＝1∶n(扫描水平面)；
3、处理在上面1和2中采集的图象：
a)用颜色滤波器(光滤波器或数学滤波器)处理图象Ii，zi，其仅显示由所启用的LED光束照射的图象部分；
b)求根轮廓矩阵，下标i＝1∶4(在角度＝0°、角度＝90°、角度＝180°、角度＝270°的图象)，zi＝1∶n(扫描水平面)，其包含轮廓，使用像素位置作为坐标系统，并将数值信息1与轮廓点相关联，数值信息0与其它关联；该求根认为轮廓段对应于-45°/+45°，相对于通过水平面的投影点的准线进行估值，所述水平面在底平面的旋转轴和垂直于图象平面的直线上；
c)信息从数字图象平面π1旋转变换到旋转底平面π，参数定义为：
-d＝旋转底平面π的中心c和数字图象平面π1的中心c1的投影之间的距离的水平度量；
-v＝旋转底平面π的中心c和数字图象平面π1的中心c1的投影之间的距离的垂直度量；
-α＝arctan(v/d)；
-T＝来自图象底平面的笛卡尔系统的变换坐标的矢量：n＝[0-d v]
-R＝来自图象底平面的笛卡尔系统的旋转矩阵：
R＝[1    0               0
    0    cos(α-90°)    cos(α)
    0    cos(α-180°)   cos(α-90°)]
-P＝在数字图象平面π1上确定的坐标的矢量，水平面Z与LED位置＝(X，Y，Z)相关联；
-X＝从图象获得的轮廓点坐标；
-Y＝从图象获得的轮廓点坐标；
-Z＝+z*sin(α)-(Y-z*cos(α))/tan(α)-(d2+v2)1/2；
-z＝与图象关联的LED位置的水平面。
F、笛卡尔系统从平面π1到平面π的旋转变换：
a)3D＝从平面π1旋转变换到底平面π的矩阵；
b)3D＝[P-T]*R
G、对径向坐标系统产生矩阵组3Drr、3Drrt：
a)给定矩阵3Dr和3Dc，我们考虑根据新的辐射式坐标系统对其进行重新计算。已定义3Dr为[x y z]矩阵类型，相关的矩阵3Dc为[x y C]，其具有[x y z C]类型的组成，我们可根据下述定义计算笛卡尔坐标从正交到径向的变换：
-Rg＝Rg0+S/360*θ＝关于旋转轴的曲绕半径；
-Rg＝(x2+y2)1/2；
-Rg0＝螺旋曲绕轴的初始半径；
-θ＝(Rg-Rg0)*360/S＝曲绕角度；
-S＝螺旋曲绕薄片的厚度；
b)现在将描述径向系统中物体obj的几何结构的矩阵定义为与相应矩阵3Dc关联的矩阵3Drr＝[Rgθz]，如[Rgθz C]类型的构成空间和表面颜色矩阵；
c)矩阵3Drr使得可在具有厚度S的螺旋曲绕旋转轴的基础上构建物体obj的体积；可分别从描述物体obj的体积的矩阵组的空间限制边缘获得将被连续切割的样板(模块VT-MFII-Mod.Bprinting)；
d)给定矩阵3Drr，根据下述逻辑获得切割条件tg：给定3Drr＝[Rgθz]，根据递增的值θ，z进行排序，可定义信息：
tg＝有效＝1(当zi≠zi+1)
tg＝无效＝0(当zi＝zi+1Drr)
将所有信息构成矢量[tg]，之后，可构成新的矩阵3Drrt：
3Drrt＝3Drr+[tg]＝[Rgθz tg]
·在纠正螺旋平面时，切割信息矢量[tg]构成物体obj的外边界(模块VT-MFII-Mod.B printing)。
模块VT-MSII：
数字光学照相扫描模块VT-MSII是这样一种系统，其使可采集定义物体obj的彩色和空间坐标的数值矩阵3Dr和3Dc所必须的数据，该系统包括：
1、旋转底平面，将被测量的物体obj放于其上；
2、数字图象测量和采集系统(照相机或摄像机)；
3、能够产生线性光束的发光LED系统，所述光束平行投射到将被测量的物体obj支撑于其上的旋转底平面。
下面几点陈列了该系统的特征：
a)旋转底平面在其中心具有旋转销，所述销使其能够在0-360度之间的角度旋转，移动可以是借助于调节螺丝的人工旋转型，也可以是与数据管理板连接的电动型；
b)布置数字图象测量和采集系统，如使具有采样大型/平行光束模态的照相机或摄像机的性能，其相对于底平面(π)具有特定的角度(α)；
c)LED系统位于数字图象采集设备的垂直线上，其根据预定距离及或步进或连续(电机控制型)的移动产生平行投射到旋转底平面的线性光束。光束的定位根据图象黑影照片/画面的拍摄序列进行调整，使得所投射光束的特定位置与每一采集的图象关联；LED系统连到电控运动机构，其使可根据底平面π的z确定的步幅进行移动；当借助于数字照相机采集图象时，从序列1到n的图象的数量与扫描光束的步进位置关联，即位移步进led/1对应于图象1，等于已知的度量，其对应于沿设备的垂直滑动轴的延伸移动的光束投影，图象2对应于步进led/2等等。当借助于能够实现每秒一系列nf图象[图象/s]的摄像机采集图象且LED系统用以速度Vz[mm/s]连续移动型LED系统取代时，拍摄参数以下述方式进行关联：t为数字采集的黑影照片/画面的拍摄行动的瞬间，从行动序列的开始进行测量；关于摄像机拍摄/LED扫描平面的移动，定义：
-N image＝图象数＝t×nf
S image＝与图象N image关联的位移＝t×Vz
当拍摄参数nf和vz以这种方式进行理解时，经历扫描的物体obj的水平面z可通过将总拍摄时间Tr再分为n步而进行确定，使得t＝Tr/n＝两个连续图象之间的时间间隔，即当n增加时，可增加数值矩阵3D的精确度；
d)集成在模块中的硬件适应连同模块VT-DataII、段落(A)到(E)描述的方法的使用。
模块VT-MFII：
所定义的再现传真模块VT-MFII包括打印机，其使可在已扫描或借助于CAD 3D设计的物体obj的外表面的塑料、合成或纸质材料中进行彩色三维复制。
该复制模块提供打印模态，即Mod.A printing，当塑料、合成或纸质类型的支撑为薄片形式时借助于逻辑3Dr和3Dc进行运行；及Mod.B printing，当塑料、合成或纸质类型的支撑为滚筒形式时借助于逻辑3Drrt和3Dc进行运行。
模块VT-MFII的Mod.A printing通过处理再现物体obj的外表面，其借助于放样并重叠所选及所采用的塑料、合成或纸质类型支撑(当其为薄片形式时(图12))的平面表面(对应于分割为将被再现的虚拟物体obj的平行层，根据矩阵3Dr)进行。
模块VT-MFII的Mod.B printing通过处理再现物体obj的外表面，其借助于放样并绕旋转轴曲绕所选及所采用的塑料、合成或纸质类型支撑(当其为滚筒形式时(图17))的连续表面(对应于分割为将被再现的虚拟物体obj的连续螺旋形层，根据矩阵3Drr)进行。
与用于处理所采用的薄片型和/或滚筒型支撑的再现模块VT-MFII的切割设备(根据3Dr和3Drrt类型的VT-DataII逻辑进行切割管理)相关联的是打印设备，其用于保真地彩色再现物体obj的外表面及数字照相型的再现(根据3Dc型的VT-DataII逻辑进行打印机管理)。模块还包括数据处理硬件和用于将其连接到PC和/或网络的系统，其连接类型已在上面描述。
平面轮廓的顺序切割操作(VT-MFII-Mod.A printing)包含在矩阵3Dr的数据中，因为该矩阵通过使用水平面zi的n个平面产生，物体obj的虚拟体积被分解在该水平面中；n个平面平行并相邻，在物理上对应于所采用的、具有特定组成和结构的、塑料、合成或纸质材料薄片型支撑。
成对旋转角的螺旋形轮廓的连续切割操作(VT-MFII-Mod.Bprinting)包含在矩阵3Drrt的数据中，其借助于绕旋转轴进行卷绕而构造物体obj，所述旋转轴对应于位于平面π的中心并通过物体obj的垂直轴z；物体obj绕其旋转轴的连续径向坐标表面在物理上对应于所采用的具有厚度S并由塑料、合成或纸质材料构成的滚筒型支撑。
包含在模块VT-MFII的系统中的硬件确保将矩阵3Dr分解为n个平面及将矩阵3Drrt分解为n个螺旋(半径最大值＝Rg max＝Rg0+S/360*θmax；n＝θmax/360)，根据用户需要决定分辨率和平面及螺旋的分割。
物体obj的三维体积的全面构建通过组合实现，其通过将物体obj的初始体积所细分和重组的各部分进行特殊接合进行。这种组合性质使可以实际上无约束的方式管理物体obj的空间体积的再现，使得可在塑料、合成或纸质材料中再现任何类型物体obj的轮廓，且按照将要实现的、先前由数值矩阵3Dr、3Drrt和3Dc的VT-DataII处理的体积的要求，通过按比例分割为模块化部分而使尺寸不受限制。
描述为传真接收装置的再现模块VT-MFII示意性地由下述部分组成：
1)托盘包含于其中的空间，托盘上供应所使用的薄片型材料(Mod.A printing)；
2)轴/销包含于其中的空间，轴/销上供应所使用的滚筒型材料(Mod.B printing)；
3)用于为切割阶段装载、对准和预先安排薄片型支撑(塑料、合成或纸质材料)的系统(Mod.A printing)；
4)用于为切割阶段装载、对准和预先安排滚筒型支撑(塑料、合成或纸质材料)的系统(Mod.A printing)；
5)根据矩阵3Dr(Mod.A printing)和矩阵3Drrt(Mod.Bprinting)动作的低功率激光切割系统；
6)用于将所处理的薄片型支撑与其反向边框(样板)分开的系统(Mod.A printing)；
7)用于将所处理的滚筒型支撑与其反向边框(样板)分开的系统(Mod.B printing)；
8)专用于所采用的薄片型和滚筒型支撑(塑料、合成或纸质材料)的彩色打印系统，其根据矩阵3Dc动作(Mod.A printing和Mod.B printing)；
9)用于为随后进行粘合而活化所获得的薄片的表面的系统(根据所采用支撑类型的特殊特性)(Mod.A printing)；
10)用于堆叠并压紧所处理的薄片型支撑的系统(Mod.Aprinting)；
11)用于压紧所处理的滚筒型支撑的系统(Mod.B printing)。
如前所述，物体obj的成形在低功率激光类型的切割系统的帮助下完成，切割头由模块VT-MFII的硬件基于通过矩阵3Dr和3Drrt获得的信息进行电子管理；这些模型化还允许切割特殊的凹口(销空间)，其与所工作的支撑(图11中26所示)的平面表面齐平和/或在其之内，用于所采用的塑料、合成或纸质材料支撑的特殊分开插入(图8中22所示)，从而预定义随后预先建立将被重构的物体obj的一系列连续平面和螺旋。
这些切口产生销空间，其用于连结所处理的物体obj的各个部分，连结通过插入相应的连接销而实现，连接销的形状与切口一样并相当(如图14中26和28所示，使用Mod.A printing再现-连接将被重构的物体obj的三维体积的分解部分所需要的销的位置和数量是先前定义的物体obj的标度尺寸的函数)。
系统能够再现由塑料、合成或纸质材料制成的支撑的外形(样板)的着色，所述支撑通过VT-MFII的切割系统产生(Mod.A printing和Mod B printing)，具有数字摄影型的再现保真度；着色对应于物体obj的体积的第n个侧面颜色(矩阵3Dc)，其中相应的颜色信息与每一轮廓点相关联和/或由用户通过传自CAD 3D设计的信息进行定义。
构成由设备VT-MF II用于实现物体obj的轮廓的各种类型的支撑(薄片型Mod.A printing/和滚筒型/Mod.B printing)的塑料、合成或纸质材料关于形状、周界和特殊分离嵌件(图8和16中21、22所示)均被标准化。每一支撑类型具有特殊的组成特性，其与适当的特殊粘合和着色材料成对。
模块VT-MFII的Mod.A printing和Mod.B printing阶段可描述如下：
1、从其供给器将薄片型塑料、合成或纸质支撑装载在切割底平面上(Mod.A printing)；
2、从其轴/销将滚筒型塑料、合成或纸质支撑装载在切割底平面上(Mod.B printing)；
3、顺序切割第n个侧面，物体obj已借助于矩阵3Dr细分于其中(Mod.A printing)，并将获得的阳样板(边框)与其相应产生的阴反向样板分开；
4、连续切割第n个成对的旋转角，物体obj已借助于矩阵3Drrt细分于其中(Mod.B printing)，并将获得的阳样板(边框)与其相应产生的阴反向样板分开；
5、根据矩阵3Dc(Mod.A printing)，借助于喷墨系统或与所采用的塑料、合成或纸质型薄片兼容的特殊系统进行彩色打印；
6、根据矩阵3Dc逻辑(Mod.B printing)，借助于喷墨系统或与所采用的塑料、合成或纸质型滚筒兼容的特殊系统进行彩色打印；
7、根据上面1、3和5处理的所用塑料、合成或纸质材料(Mod.Aprinting)的特殊特性敏化和活化所处理的薄片型支撑以进行粘合；
8、将所处理的薄片型支撑定位在堆叠托盘上以接收随后按上述1、3、5和7处理的薄片型支撑(Mod.A printing)；
9、根据所采用材料的特殊特性，通过逐步连续粘合并最后固定，压紧按上述1、3、5、7和8处理的薄片型支撑(Mod.A printing)；
10、根据所采用材料的特殊特性，通过连续粘合而压紧按上述2、4和6处理的滚筒型支撑(Mod.B printing)；
11、(模块VT-MFII中存在打印头使其还可用作通用的简单传真设备，其从相连的专用存储抽拉将用于此目的的普通纸)。
从扫描模块VT-MSII采集的和/或在PC中通过CAD 3D设计产生的物体obj的最终三维构造通过组合获得，其将通过再现模块VT-MFII在塑料、合成或纸质材料中进行再现，其借助于由连接销确定的接头连接和锁定薄片型和/或滚筒型成形件，连接销插入在支撑上根据所声明的逻辑对应于其产生的空腔中，这些空腔呈镜状并完全对准。
这些成形和连接的件，其确定将被重组的物体obj的体积的各个部分，根据所声明的逻辑进行着色，色度和色调等级对应于经历扫描的物体obj的表面的真实颜色，对于Mod.A printing和Mod.Bprinting模态，均具有数字摄影型的再现保真度。

Claims (9)

1、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计算模块、扫描模块和再现模块，其特征在于所述集成计算模块描述在所述扫描模块和所述再现模块硬件中使用的数学逻辑并执行下述操作：
i)所述扫描模块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的图像序列，该图像序列与平行于所述物体位于其上的平面投射并照在将要测量的所述物体的表面上的线性光束的按预定的步幅定位和移动的连续和同步顺序投射相关联，；
ii)所述集成计算模块处理按上述i)采集的信息并再现描述当作模型采集的所述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所述集成计算模块的逻辑；
ii i)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；通过特殊软件使所述数学数据可用于CAD 3D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，所述再现模块在塑料、合成或纸质材料中再现所述扫描模块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，根据所述集成计算模块指示的所述逻辑通过特殊软件使所述数学数据从CAD 3D文件变换为3Dr、3Drrt和3Dc类型数据文件；其中所述3Dr是真实比例物体的笛卡尔坐标的数值矩阵，所述3Drrt是用样板切割信息描述径向系统中物体的几何结构的数值矩阵，所述3Dc是与物体的颜色相关联的数值矩阵；
v)所述再现模块根据所述集成计算模块指示的所述逻辑，通过使用所述3Dc类型的数据文件格式彩色打印在塑料、合成或纸质材料中再现的所述物体的外表面。
2、根据权利要求1的电子光学照相系统，其特征在于，所述集成计算模块从自数字图象获得的信息开始产生表示将被计算的物体外表面的坐标(x，y，z)的数值矩阵3Dr；表示经历扫描的所述物体的颜色坐标的数值矩阵3Dc；通过根据辐射式坐标重新计算3Dr获得的第二矩阵组3Drr、3Drrt；其中所述3Drr是描述径向系统中物体的几何结构的数值矩阵，所述矩阵计算是下述过程的结果：
-通过使用位于将被采集的物体所处的平面π的中心c的笛卡尔参照系统(x，y，z)和位于图像接收平面π1的中心c1的第二参照系统(X，Y，Z)的旋转变换等式采集数据；准线Z与通过平面π的中心c和平面π1的中心c1的直线重合并与用于采集图象的平行光束数字光电装置的焦点方向一致；将被扫描的物体位于平面π上且数字图象测量设备位于平面π1上，平面π和平面π1相互相对进行平移和倾斜，且表示它们的关系的等式为：
3D＝[P-T]*R
-R＝来自图象底平面的笛卡尔系统的旋转矩阵：
R＝[100
0cos(α-90°)cos(α)
0cos(α-180°)cos(α-90°)]
-P＝利用与发光二极管LED位置(X，Y，Z)相关联的水平面Z在图象平面π1上确定的坐标的矢量；
-X＝从图象获得的轮廓点坐标；
-Y＝从图象获得的轮廓点坐标；
-Z＝+z*sin(α)-(Y-z*cos(α))/tan(α)-(d2+v2)1/2；
-z＝与图象关联的LED位置的水平面；
-T＝图象底平面的笛卡尔系统的变换坐标的矢量：T＝[0-d v]
-d＝平面π的中心c和平面π1的中心c1的投影之间的距离的水平度量；
-v＝平面π的中心c和平面π1的中心c1的投影之间的距离的垂直度量；
-α＝arctan(v/d)；
-根据新的辐射式坐标系统重新计算矩阵3Dr和3Dc产生径向坐标系统的矩阵组；3Dr为[x y z]矩阵类型，相关的矩阵3Dc为[xy C]，其具有[x y z C]类型的组成，根据下述定义计算笛卡尔坐标从正交到径向的变换：
-Rg＝Rg0+S/360*θ＝关于旋转轴的曲绕半径；
-Rg＝(x2+y2)1/2；
-Rg0＝螺旋曲绕轴的初始半径；
-θ＝(Rg-Rg0)*360/S＝曲绕角度数；
-S＝螺旋曲绕薄片的厚度；
-描述径向系统中物体的几何结构的矩阵是与相应矩阵3Dc关联的矩阵3Drr＝[Rg θz]，该矩阵3Drr＝[Rg θz]是[Rg θz C]类型的构成空间和表面颜色矩阵；矩阵3Drr使得可在具有厚度S的螺旋曲绕旋转轴的基础上构建物体的体积；分别从描述物体的体积的矩阵组的空间限制边缘获得将被连续切割的样板；根据下述逻辑获得切割条件tg：给定3Drr＝[Rg θz]，根据递增的值θ，z进行排序，
-tg＝有效＝1，当zi≠zi+1；
-tg ＝无效＝0，当zi＝zi+1Drr；
-将所有信息构成矢量[tg]和新的矩阵3Drrt：
-3Drrt＝3Drr+[tg]＝[Rg θz tg]；
-因而，位于平面π上第一位置的将被扫描的物体由位于相对于平面π垂直的水平面z的LED光束照射，所述第一位置定义为相对于垂直于平面π并通过其中心c的轴夹角呈0度的位置，对应于平面π1，用于采集图象的平行光束型数字光电系统看见由LED光束照射的、垂直水平面z与其关联的所扫描物体；数字光电系统测量在0角度位置包括在z＝0和物体高度之间的各个垂直水平面的物体的所有图象，其中借助于物体高度将其细分为n个部分，随后在平面π上相对于π1的0角度将物体旋转到90°、180°、270°的角度位置并重复同样的操作；所采集的图象，变换为数值矩阵，使量纲对应于数字图象采集系统中所选格式使用的像素数，数值对应于所测量物体的真实颜色，每一所采集的图象均被变换为数值矩阵，同时只有LED光束照射的颜色像素被数学选择，将这些像素位置转换为数值1并将数值0与未被光束照射的其余图象像素相关联，以这种方式重新计算的矩阵具有对应于图象像素数的量纲，根据水平和垂直方向，数值1的位置对应于与垂直水平面z关联的侧面，这些侧面进一步被视作相对于参考角度对应于-45°/+45°的径向段，随后被重组为90°段直到它们描述完整的360°为止；所有这样的完整侧面信息，形成具有参照系统(X，Y，Z)的平面π1的部分并与n个垂直水平面相关联，并通过所述旋转变换矩阵变换到参照系统(x，y，z)，其最后结果以笛卡尔坐标即矩阵3D表示所扫描物体的表面，其随后乘以换算因子Sf从而获得数值矩阵3Dr＝3D×Sf，乘以换算因子是为了使所有信息重新与所采集物体的真实标度成比例，通过使用在旋转角度0°、90°、180°、270°的四个图象产生颜色信息，这些图象是在没有LED光束投射的情况下采集的图象，随后通过使用相对于角度0°、90°、180°、270°的参考位置的-45°/+45°段重组为90°段，以这种方式集合的所有信息被变换为数值矩阵3Dc，其中点表示像素位置信息和相应的颜色数，颜色数可以是256色标度0-255或R6B型0-255/0-255/0-255，该矩阵3Dc的像素位置对应于各自的数值坐标矩阵3D的位置。
3、根据权利要求1或2的电子光学照相系统，其特征在于用于信息学数据的数学计算和管理的所述集成计算模块执行下述操作：
-设计或确定用于所述集成计算模块排序数值矩阵3D、3Dr、3Dc所需信息的采集的参数，即设计数字图象测量系统的分辨率及在与平行投射到底平面的扫描光束的平面的连续或逐步移动相关联的z轴上的量纲等级参数；
-采集与当作模型并经历扫描的预先存在的物体的外表面有关的数据；
-数学处理所采集的数据，将它们变换为笛卡尔坐标并产生数据文件；
-借助于专用软件管理全部数据；
-借助于能够高速采集和处理数据的硬件及用户接口软件管理数据，硬件可集成在具有特殊电子光学照相系统软件的所述扫描模块、所述再现模块的母板中；
-通过变换为CAD 3D格式，使用数值矩阵3Dr用于与CAD 3D系统的三维格式接口；
-使用可用于CAD 3D的所采集物体的外部几何结构以使表面能呈现在PC中；
-自CAD 3D系统输入与物体表面有关的数据，将它们变换为设备的正交和辐射式格式系统的特定坐标；
-通过或按需直接缩放物体的尺寸或通过CAD 3D输入-输出系统修改它们而处理数据文件；
-使用通过采集获得或从CAD 3D输入的数值矩阵3Dr、3Drrt和3Dc用于将数据传给所述再现模块，数据传输或本地进行或通过网络、无线系统或到远程工作站的直达电话线进行；
-借助于特殊坐标格式系统：正交型格式或辐射式格式，在塑料、合成或纸质材料中再现物体体积并用数字摄影型的保真度再现相应的颜色。
4、根据权利要求1或2的电子光学照相系统，其特征在于所述扫描模块执行下述操作：
-测量并采集在预定角度位置的任何类型的物体的数字图象或数字黑影照片/画面；测量并采集LED型光束平面的预定顺序步进位置的数字图象或数字黑影照片/画面，所述LED型光束平行于经历扫描的物体位于其上的底平面投射并照在所述物体上，使沿所采用数字系统的图象拍摄视野的所述预定顺序投射活动与同步移动相关联，使得该移动或是连续的或由预定的步进组成；在连续移动的情况下，有与该连续移动相关联的摄像机拍摄，以在每一单位时间获得黑影照片/画面和位移之间的对应，黑影照片/画面和位移与预定的因而已知的平面度量一致；当移动为步进移动时，由照相机获得的相应图象与扫描光束平面的每一预定位置相关联；
-通过数字采集提供根据所述逻辑计算空间矩阵3Dr及其相应颜色矩阵3Dc的数值矩阵所需的数据。
5、根据权利要求1或2的电子光学照相系统，其特征在于所述扫描模块包括：
-数字照相机或数字测量和图象采集系统，其具有带巨型照相系统即平行光束的图象拍摄平面，并根据相对于所取景的旋转底平面的预定角度位置调节拍摄平面的倾度；
-定位在数字图象拍摄设备的垂直线上的LED系统，其能够产生线性彩色光束，光束平行投射到承载将被扫描的物体的旋转底平面；光束根据所采用的数字图象拍摄系统的步进或连续运动序列进行移动，从而对每一所采集的图象均有与其关联的照射物体的投射光束相对于底平面的位置。
6、根据权利要求1或2的电子光学照相系统，其特征在于所述再现模块执行下述操作：
-在薄片型塑料、合成和纸质材料中再现和着色虚拟物体的外表面，其按如权利要求1、2或3的所述集成计算模块的正交型格式数值矩阵3Dr和3Dc进行安排；
-在滚筒型塑料、合成和纸质材料中再现和着色虚拟物体的外表面，其按所述集成计算模块的辐射式格式数值矩阵3Drrt和3Dc进行安排；
-对于薄片型支撑：在组成其的n个平面顺序切割将被再现的物体的各个侧面，在物质上对应于所采用的塑料、合成或纸质型再现支撑，所述切割操作包含在矩阵3Dr的数据中，因为物体体积的水平面zi的n个平面被用于产生该矩阵；包含在模块系统中的硬件确保将矩阵3Dr分解到n个平面，按需定标分辨率并根据用户需要细分平面，切割可垂直于切割底平面或与其呈一定角度；
-对于滚筒型支撑：在组成其的n个螺旋曲绕平面连续切割将被再现的物体的各个侧面，物质上对应于所采用的塑料、合成或纸质型再现支撑，所述切割操作包含在矩阵3Drrt的数据中；包含在模块系统中的硬件确保将矩阵3Drr分解到n个绕旋转轴螺旋曲绕的平面，按需定标分辨率，切割可垂直于切割底平面或与其呈一定角度。
7、根据权利要求6的电子光学照相系统，其特征在于所述电子光学照相系统包括：
-托盘包含于其中的空间，所使用的薄片型材料存放于托盘中；
-轴/销包含于其中的空间，所使用的滚筒型材料存放于轴/销上；
-用于为切割阶段装载、对准和预先安排所选塑料、合成或纸质薄片型支撑的系统；
-用于为切割阶段装载、对准和预先安排所选塑料、合成或纸质滚筒型支撑的系统；
-根据矩阵3Dr和3Drrt逻辑动作的低功率激光切割系统；
-专用于所选塑料、合成或纸质支撑的彩色打印系统，其根据矩阵3Dc逻辑动作，使用3Dr数据用于薄片型支撑，使用3Drr数据用于滚筒型支撑；
-用于为随后所采用的薄片型支撑的特殊粘合阶段而敏化所处理的表面的系统；
-用于堆叠并压紧按上述处理的薄片型支撑的系统；
-通用传真型打印头。
8、根据权利要求7的电子光学照相系统，其特征在于其执行下述操作：
-将塑料、合成或纸质薄片型支撑从其托盘装载在切割底平面上；
-将塑料、合成或纸质滚筒型支撑从其轴/销装载在切割底平面上；
-切割第n个平面侧面，物体已根据矩阵3Dr逻辑细分于其中，并将获得的薄片型支撑的阳边框样板与其相应产生的阴反向样板分开；
-切割第n个螺旋曲绕侧面，物体已根据用于滚筒型支撑的矩阵3Drrt逻辑细分于其中；
-根据符合薄片型支撑的3Dr逻辑和符合滚筒型支撑的3Drr逻辑的矩阵3Dc，借助于喷墨系统或与所采用的塑料、合成或纸质支撑兼容的系统进行彩色打印；
-根据所用塑料、合成或纸质材料的特殊特性敏化和活化所处理的薄片型支撑以进行粘合；
-将成形的薄片型支撑定位在特殊堆叠托盘上以接收随后按上述处理的支撑；
-压紧按上述进行处理的薄片型支撑，其根据所采用材料的特殊特性通过逐步连续粘合并固定和组合最后的支撑实现；
-通过特殊连接按上述进行处理的薄片型和滚筒型支撑而全面构造所采集物体的三维结构，通过将连接销插入根据所声明逻辑产生的相应空腔内而连接物体体积的彩色部分，该组合性质使可以不受限制的方式管理将被再现的物体的尺寸大小，其通过将物体或将被再现的物体重新按比例调节、分解并重新组合为任意数量的彩色部分进行，所述物体为先前根据所述集成计算模块指示的逻辑进行处理的物体。
9、根据权利要求8的电子光学照相系统，其中再现和实现经历扫描或从CAD 3D设计获得的物体的轮廓的薄片型和滚筒型支撑的特征在于它们由塑料、合成或纸质材料制成，其按照形式、周界及适于根据所述逻辑分离所处理外形样板的导向边的分离嵌件进行定型，并专用于所采用的材料类型；每一薄片型和滚筒型支撑具有特殊特性，这些特性使它们与相应的着色材料配对，根据矩阵3Dr和3Drrt安排的定形，逻辑还确保在将被重构的物体的某些部分底部切割特定空腔，产生销空间或空腔的切口用于连结所处理的物体的各个部分，其通过外形等于切割空腔的特殊插入和连接销实现，连接所需销的位置和数量是将被再现的物体的尺寸的函数，薄片型和滚筒型支撑的着色根据从矩阵3Dc接收的颜色信息进行，其中每一矩阵3Dr和3Drr与所需物体着色相关联，其根据所采集的图象或用户通过传自CAD 3D系统的信息确定的图象而数字摄影型地再现物体的色度。
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