2025年高性能制造《3D掃描》模擬試卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共30分）1.下列哪種3D掃描技術(shù)主要利用結(jié)構(gòu)光原理？A.激光三角測(cè)量B.激光掃描C.攝影測(cè)量D.超聲波掃描2.在高性能制造中，對(duì)3D掃描精度要求極高時(shí)，通常優(yōu)先考慮使用：A.掃描范圍較大的便攜式設(shè)備B.精度極高的接觸式測(cè)量設(shè)備C.成本最低的非接觸式光學(xué)設(shè)備D.適用于大尺寸場(chǎng)地的激光掃描儀3.下列哪個(gè)不是3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)常用的文件格式？A.STLB.OBJC.DWGD.PLY4.將多個(gè)獨(dú)立的點(diǎn)云掃描數(shù)據(jù)合并成一個(gè)完整模型的過(guò)程稱(chēng)為：A.點(diǎn)云濾波B.點(diǎn)云對(duì)齊C.點(diǎn)云配準(zhǔn)D.點(diǎn)云網(wǎng)格化5.在3D掃描數(shù)據(jù)處理中，用于去除點(diǎn)云表面噪聲和不規(guī)則點(diǎn)的技術(shù)是：A.采樣B.平滑C.對(duì)齊D.超采樣6.3D掃描技術(shù)在高性能制造中用于檢測(cè)零件尺寸偏差時(shí)，主要利用其：A.逆向工程能力B.快速三維可視化能力C.高精度幾何測(cè)量能力D.自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集能力7.通過(guò)掃描現(xiàn)有物理模型來(lái)創(chuàng)建其數(shù)字三維模型的過(guò)程，稱(chēng)為：A.尺寸測(cè)量B.質(zhì)量檢測(cè)C.逆向工程D.三維重建8.下列哪項(xiàng)不是3D掃描在精密模具制造中常見(jiàn)的應(yīng)用？A.模具型腔尺寸驗(yàn)證B.模具磨損檢測(cè)C.毛坯件初步形狀規(guī)劃D.模具裝配干涉檢查9.在使用激光三角測(cè)量法進(jìn)行3D掃描時(shí)，如果激光束與被測(cè)表面不垂直，會(huì)導(dǎo)致掃描結(jié)果產(chǎn)生：A.縱向拉伸或壓縮B.橫向拉伸或壓縮C.點(diǎn)云密度降低D.設(shè)備精度下降10.對(duì)于透明或反光材質(zhì)的物體進(jìn)行3D掃描，通常需要采取的特殊措施是：A.使用漫反射板B.調(diào)整掃描距離C.使用特定波長(zhǎng)的激光D.以上都是11.在高性能制造的質(zhì)量檢測(cè)領(lǐng)域，3D掃描相比傳統(tǒng)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）的優(yōu)勢(shì)之一是：A.更高的采樣密度B.更低的成本C.更易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面的自動(dòng)測(cè)量D.更高的測(cè)量精度12.將連續(xù)的點(diǎn)云表面轉(zhuǎn)換為離散的三角形網(wǎng)格模型的過(guò)程稱(chēng)為：A.網(wǎng)格簡(jiǎn)化B.網(wǎng)格重建C.網(wǎng)格平滑D.網(wǎng)格編輯13.3D掃描技術(shù)可以應(yīng)用于檢測(cè)零件的表面微小缺陷，如劃痕、凹坑等，這主要得益于其：A.高分辨率B.大范圍掃描能力C.多角度掃描能力D.高速度14.在進(jìn)行逆向工程后，獲取的數(shù)字模型通常需要導(dǎo)入到哪類(lèi)軟件中進(jìn)行后續(xù)設(shè)計(jì)或分析？A.CAD軟件B.CAM軟件C.CAE軟件D.3D掃描軟件15.選擇3D掃描設(shè)備時(shí)，除了精度和分辨率，還需要考慮的關(guān)鍵因素包括：A.掃描范圍、掃描速度、環(huán)境要求B.數(shù)據(jù)接口、軟件兼容性、成本C.點(diǎn)云密度、噪聲水平、掃描距離D.以上都是二、填空題（每空1分，共15分）1.3D掃描技術(shù)主要分為接觸式和非接觸式兩大類(lèi)，其中非接觸式又包括光學(xué)式和__________式。2.點(diǎn)云數(shù)據(jù)是3D掃描直接獲取的離散點(diǎn)的集合，通常包含點(diǎn)的__________坐標(biāo)和（或）顏色信息。3.為了確保掃描精度，3D掃描設(shè)備在使用前通常需要進(jìn)行__________。4.在3D掃描數(shù)據(jù)處理流程中，__________是連接不同掃描視場(chǎng)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵步驟。5.高性能制造對(duì)3D掃描應(yīng)用提出的__________要求通常比一般工業(yè)應(yīng)用更高。6.逆向工程利用3D掃描獲取物理模型的數(shù)字表示，是實(shí)現(xiàn)__________復(fù)制和改進(jìn)的重要手段。7.STL格式是一種常用的三角網(wǎng)格模型格式，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要描述了三角形的頂點(diǎn)__________和法向量。8.3D掃描技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜曲面零件的__________測(cè)量，克服了傳統(tǒng)測(cè)量方法難以測(cè)量的難題。9.攝影測(cè)量法利用多個(gè)視角拍攝物體照片，通過(guò)計(jì)算同名點(diǎn)的位置來(lái)恢復(fù)物體的三維結(jié)構(gòu)，它屬于__________式掃描。10.點(diǎn)云數(shù)據(jù)平滑處理有助于去除噪聲，常用的方法有高斯濾波和__________濾波等。11.在評(píng)估3D掃描數(shù)據(jù)質(zhì)量時(shí)，常用的指標(biāo)包括點(diǎn)云密度、范圍、精度以及模型與原始物體的__________度。12.3D掃描與__________技術(shù)的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)更高效、更智能的制造過(guò)程監(jiān)控。13.對(duì)于掃描后需要用于CAD建模的3D掃描數(shù)據(jù)，通常要求較高的__________和較低的噪聲水平。14.在航空航天部件制造中，3D掃描可用于__________和裝配驗(yàn)證等關(guān)鍵質(zhì)量控制環(huán)節(jié)。15.3D掃描技術(shù)在醫(yī)療植入物制造中，可以確保植入物與患者身體的__________和功能匹配。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述激光三角測(cè)量法的基本原理。2.簡(jiǎn)述3D掃描數(shù)據(jù)后處理的主要步驟及其目的。3.簡(jiǎn)述3D掃描技術(shù)在尺寸測(cè)量方面的主要優(yōu)勢(shì)。4.簡(jiǎn)述選擇3D掃描設(shè)備時(shí)需要考慮的主要因素。四、論述題（10分）結(jié)合高性能制造的具體場(chǎng)景（如精密零件加工、復(fù)雜模具制造、關(guān)鍵部件裝配等），論述3D掃描技術(shù)在其中扮演的角色、帶來(lái)的價(jià)值以及可能面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.A2.B3.C4.C5.B6.C7.C8.C9.A10.D11.C12.B13.A14.A15.D二、填空題1.物理2.三維（或X、Y、Z）3.校準(zhǔn)（或標(biāo)定）4.點(diǎn)云配準(zhǔn)（或拼接）5.精度（或精度與保真度）6.數(shù)字化7.頂點(diǎn)坐標(biāo)8.直接（或非接觸式）9.光學(xué)10.中值（或雙邊）11.符合（或相似）12.機(jī)器視覺(jué)（或工業(yè)機(jī)器人）13.保真度（或幾何保真度）14.尺寸（或形位）檢驗(yàn)15.精準(zhǔn)（或精確）三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：激光三角測(cè)量原理是通過(guò)從已知距離的掃描頭發(fā)射激光束照射到被測(cè)物體表面，測(cè)量反射激光束與原始激光束之間的角度偏差（θ），結(jié)合掃描頭的已知距離（D），利用三角函數(shù)關(guān)系計(jì)算出被測(cè)點(diǎn)相對(duì)于掃描基準(zhǔn)坐標(biāo)系的高度（Z）坐標(biāo)。通過(guò)移動(dòng)掃描頭或旋轉(zhuǎn)物體，掃描多個(gè)角度，獲取一系列點(diǎn)的坐標(biāo)，從而構(gòu)建出物體的三維點(diǎn)云模型。2.解析思路：3D掃描數(shù)據(jù)后處理主要步驟包括：①數(shù)據(jù)清理（去噪、填充缺失點(diǎn)）；②點(diǎn)云拼接（對(duì)齊不同視場(chǎng)的數(shù)據(jù)）；③點(diǎn)云濾波（平滑表面，去除高頻噪聲）；④點(diǎn)云精簡(jiǎn)（減少點(diǎn)云密度，保留關(guān)鍵特征）；⑤網(wǎng)格化（將點(diǎn)云轉(zhuǎn)換為三角網(wǎng)格模型）；⑥模型修復(fù)與優(yōu)化（填補(bǔ)孔洞、優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）。目的是提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，使其更適用于后續(xù)的分析、建?；蛑圃鞈?yīng)用。3.解析思路：3D掃描在尺寸測(cè)量方面的優(yōu)勢(shì)在于：①非接觸測(cè)量，避免對(duì)精密、易損或復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件造成損傷；②可測(cè)量復(fù)雜曲面和自由形態(tài)表面，傳統(tǒng)方法難以實(shí)現(xiàn)；③數(shù)據(jù)獲取效率高，尤其對(duì)于復(fù)雜幾何形狀；④可直接獲取物體的三維幾何信息，數(shù)據(jù)形式直觀且易于后續(xù)數(shù)字化處理和分析；⑤可進(jìn)行逆向測(cè)量，獲取傳統(tǒng)方法難以測(cè)量的內(nèi)部或隱蔽特征尺寸。4.解析思路：選擇3D掃描設(shè)備需考慮：①掃描原理與類(lèi)型（結(jié)構(gòu)光、激光三角、攝影測(cè)量等）是否匹配應(yīng)用場(chǎng)景；②精度和分辨率滿足測(cè)量要求；③掃描范圍（水平和垂直）覆蓋待測(cè)物體；④點(diǎn)云密度（PPS-點(diǎn)每平方英寸）滿足細(xì)節(jié)表達(dá)需求；⑤掃描速度滿足效率要求；⑥數(shù)據(jù)輸出格式兼容性；⑦環(huán)境要求（如光源、空間）；⑧操作便捷性、軟件功能；⑨成本預(yù)算。四、論述題解析思路：論述題需結(jié)合具體應(yīng)用場(chǎng)景展開(kāi)。角色與價(jià)值：在高性能制造中，3D掃描是連接物理世界與數(shù)字世界的橋梁。例如，在精密零件加工中，它可用于首件檢驗(yàn)，確保零件符合設(shè)計(jì)圖紙；在復(fù)雜模具制造中，可用于逆向工程，直接從物理模型創(chuàng)建高精度的CAD模型，或檢測(cè)模具型腔的磨損與變形；在關(guān)鍵部件裝配中，可用于檢測(cè)配合部件間的間隙與干涉，確保裝配精度和性能。其價(jià)值在于提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短研發(fā)周期、降低制造成本、實(shí)現(xiàn)快速原型制造和定制化生