3D掃描透明物體,！Fraunhofer IOF紅外波長(zhǎng)新技術(shù)

導(dǎo)讀：隨著3D打印的普及，建模技術(shù)也有了飛速的發(fā)展,。掃描建模是一種新型,、快捷的創(chuàng)建3D模型的方式。但是,，許多掃描儀器只能掃描沒有光反射的物體,，遇到透明物體只能先噴涂一層不反光涂料，然后進(jìn)行掃描,。那么,，真的就沒有透明材料掃描儀了么,？

南極熊獲悉,，德國(guó)Fraunhofer Institute應(yīng)用光學(xué)與精密工程學(xué)院IOF的研究人員于2021年5月4日宣布開發(fā)了一種新的3D掃描方法，可用于反射物體,。借助“ MWIR-3D傳感器”,，可以三維掃描物體，而不管是否由透明塑料還是玻璃制成,。甚至可以輕松檢測(cè)到具有金屬光澤或黑色表面的物體,。新的3D紅外傳感器還可以檢測(cè)組合了不同材料的物體。

△用MWIR-3D 3D掃描透明物體

當(dāng)下的3D掃描

3D掃描是進(jìn)行逆向工程的重要工具,，是產(chǎn)品數(shù)字化的關(guān)鍵一步,，實(shí)現(xiàn)更靈活的制造,。如今，有幾種3D掃描方法,，但是每種方法都有不同的缺陷,。除了僅用于點(diǎn)測(cè)的基于“觸摸”的3D掃描之外，大多數(shù)3D掃描系統(tǒng)都使用光學(xué)技術(shù),。

• 攝影測(cè)量：將一系列2D圖像轉(zhuǎn)換為3D模型
• 激光掃描：向目標(biāo)表面發(fā)射光束,，雙攝像頭確定每個(gè)點(diǎn)的3D位置
• 結(jié)構(gòu)化的光：在表面上呈現(xiàn)出特定的圖案，利用圖案變形揭示3D幾何形狀
  

這些方法都有一個(gè)難題：反射率和透明度,。它們各自依賴于從目標(biāo)反射回來(lái)的光并且以可預(yù)測(cè)的方式返回到觀察相機(jī),。當(dāng)掃描玻璃時(shí)，因?yàn)楣饩�在通過時(shí)會(huì)發(fā)生彎曲,，掃描儀無(wú)法確定點(diǎn)源,，因此無(wú)法正確掃描。透明物體甚至輕微反射的物體也會(huì)產(chǎn)生類似的效果,。由于光路效應(yīng),，3D掃描類似金屬零件這樣略微發(fā)亮的物體變得具有挑戰(zhàn)性。對(duì)于這類問題,，解決方法通常是在物體表面噴涂清漆,，然后進(jìn)行掃描。

透明3D掃描

Fraunhofer IOF研究人員創(chuàng)建了一種稱為“ MWIR-3D傳感器”的新設(shè)備,，據(jù)說能夠掃描任何物體,，甚至透明物體。與標(biāo)準(zhǔn)的3D激光掃描非常相似,，只是這種方法使用紅外波長(zhǎng)代替光學(xué)波長(zhǎng),。由于測(cè)量場(chǎng)的尺寸以及分辨率和速度，這種方法還適用于生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制或自動(dòng)化應(yīng)用,。

△系統(tǒng)與熱輻射一起用于透明物體的3D檢測(cè)

系統(tǒng)使用紅外輻射,，利用高能CO2激光照射物體。這會(huì)稍微加熱物體的表面,，因?yàn)橐�入的熱能非常��,，所以不�?huì)損壞對(duì)象。研究人員使用高功率密度的特殊透鏡,，激光束垂直照射整個(gè)物體,，激光的能量被被測(cè)物體吸收并部分重新發(fā)射。因此,，物體表面的每個(gè)點(diǎn)對(duì)紅外探測(cè)器都是可見的,。兩個(gè)熱像儀從兩個(gè)不同的角度分析對(duì)象上狹窄而強(qiáng)烈的紅外線所留下的熱特征。然后，利用兩個(gè)視角的信息計(jì)算空間像素,，并合并為被測(cè)物體的精確尺寸,。受熱和未受熱表面之間的溫差通常小于3°C。因此,，這種方法也適用于敏感材料,。

△MWIR3D測(cè)量原理

為了減少熱輻射滲入相鄰區(qū)域，并且不會(huì)混淆檢測(cè)器,，研究人員使用專用的透鏡將激光照明精確地聚焦在較小的點(diǎn)上,，不僅可以快速進(jìn)行掃描，而且可以提高分辨率,。研究人員說,，精度可能小于0.01mm，這與目前最好的3D掃描儀相當(dāng),。

△“Glass360Dgree”：首個(gè)用于檢查光學(xué)制造中的Glasele的MWIR3D系統(tǒng)

在Fraunhofer IOF,，研究人員目前正在開發(fā)基于MWIR3D測(cè)量方法的各種系統(tǒng)。除了針對(duì)各種測(cè)量場(chǎng)景優(yōu)化方法并應(yīng)用于工業(yè)工廠外,，由Martin Landmann和小組負(fù)責(zé)人Stefan Heist博士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)正在研究一種用于機(jī)器人技術(shù)的系統(tǒng),，致力于將實(shí)驗(yàn)室設(shè)置轉(zhuǎn)換為盡可能緊湊和強(qiáng)大的生產(chǎn)空間，而這項(xiàng)技術(shù)可以使機(jī)器人識(shí)別并抓取透明物體,。第一個(gè)使用MWIR3D測(cè)量原理的應(yīng)用系統(tǒng)是“Glass360Dgree”,，專為檢查光學(xué)產(chǎn)品中的玻璃元件而設(shè)計(jì)。南極熊全球3D打印產(chǎn)品庫(kù)https://product.nanjixiong.com/已經(jīng)收錄了這款產(chǎn)品,，歡迎咨詢,。

參考閱讀：

1. New 3D sensor scans transparent objects
2. New System for 3D shape measurement of transparentobjects in 360 degrees - Glas360Dgree 3D Scanner
3. Incredible New Tech Can 3D Scan Glass Objects