Исследователи из Института Фраунгофера разработали новый подход к 3D-сканированию, который работает с отражающими объектами.

 



3D-сканирование - важный инструмент для обратного проектирования, ключевой шаг в оцифровке продуктов для более гибкого производства в будущем. Сегодня существует несколько подходов к 3D-сканированию, но у каждого есть свои проблемы.

Помимо «сенсорного» 3D-сканирования, которое полезно только для точечных измерений, в большинстве систем 3D-сканирования используются оптические процессы:

 

  • Фотограмметрия преобразует серию 2D-изображений в 3D-модель.

  • Лазерное сканирование направляет лучи на поверхности цели, а двойные камеры определяют трехмерное местоположение каждой точки.

  • Структурированный свет представляет собой определенный узор на поверхности, а его искажения раскрывают трехмерную геометрию.


Однако каждый из этих подходов страдает сложной проблемой: отражающей способностью и прозрачностью. Каждый из них зависит от света, отражающегося от объекта и возвращающегося к камере наблюдения предсказуемым образом.

Это предположение не работает, например, когда вы используете стекло, поскольку свет изгибается при прохождении сквозь него. Сканеры не могут определить точечный источник, и эта часть объекта не сканируется должным образом.

Подобные эффекты случаются с прозрачными или даже слегка отражающими объектами. Часто 3D-сканирование слегка блестящего объекта, например металлической детали, становится сложной задачей из-за эффектов светового пути.

Эти эффекты можно преодолеть, временно нанеся на объект безопасную поверхность. Для этого существуют напыляемые продукты, некоторые из которых специально разработаны для 3D-сканирования.

 

 

Теперь, похоже, появился совершенно новый процесс 3D-сканирования, который может полностью обойти проблему отражательной способности.

Исследователи Фраунгофера создали новое устройство, которое они назвали «датчиком MWIR-3D», которое может сканировать любой объект, даже прозрачный.

Система использует инфракрасное излучение очень инновационным образом. Сначала объект обстреливают CO2-лазером. Это немного нагревает поверхность объекта. Это делает каждую точку видимой для инфракрасных детекторов, и, имея два из них, вы можете определить местоположение в трехмерном пространстве.

 

 

Это очень похоже на стандартное лазерное 3D-сканирование, за исключением того, что вместо оптических длин волн используются инфракрасные волны. В институте Фраунгофера объясняют, как это работает:

«Это возможно, потому что исследователям из института Фраунгофера в Йене удалось сделать тепловое излучение пригодным для трехмерных измерений. Поэтому исследователи называют этот метод «3D-зондированием в тепловом инфракрасном диапазоне». В основе системы лежит высокоэнергетический CO2-лазер, которым облучаются объекты.

Используя специальные линзы для высокой плотности мощности, лазерный луч расширяется в линию, которая вертикально освещает весь объект. Для получения результата измерения с высоким разрешением эта линия перемещается по объекту в специально согласованной последовательности. Энергия лазерного света поглощается измеряемым объектом и частично переизлучается».

Как это может работать? Не проникает ли тепловое излучение в соседние области и не запутает ли это детекторы?

 

 

Эта проблема была замечена и решена исследователями. Они используют специальные линзы для точной фокусировки лазерного излучения на гораздо более мелких точках, и это не только позволяет выполнять сканирование быстро, но и увеличивает разрешение. Исследователи говорят, что точность может составлять менее 0,01 мм, что соответствует показателям лучших современных 3D-сканеров.

Институт Фраунгофера проводит исследования для разработки таких новых открытий, как это. Оттуда интеллектуальная собственность будет коммерциализирована либо дочерней компанией, либо, возможно, другой компанией, которая лицензирует технологию.

В любом случае, несомненно, что в ближайшем будущем мы увидим, что на рынке появится новый 3D-сканер.

 

Источник: https://www.fabbaloo.com/news/incredible-new-tech-can-3d-scan-glass-objects