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    2021 05/ 07 08:34:44
    來源:科技日報

    3D掃描新方法可檢測透明物體

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    ??????? 近日,德國弗勞恩霍夫應用光學與精密機械研究所(IOF)成功開發出一種利用激光和熱輻射進行3D掃描的新方法,可精確測量透明物體的外形。

    ??????? 3D掃描能夠將物體的立體信息轉換為計算機直接處理的數字信號,為實物數字化提供方便快捷的手段。目前為止,大多數非接觸式3D掃描儀都是把激光(點、線或者陣列式)投射到物體表面,隨后根據物體的反射光來判斷位置信息。但是,光學3D傳感器通常無法準確探測透明物體。因此,在測量透明物體時,不得不先將物體臨時涂上漆,掃描后再費時費力地將其清除。具有反射或黑色表面的物體也有同樣的問題。

    ??????? 而IOF研究人員開發的新方法,不需要對透明物體進行預處理,即可精確檢測其外形。該系統的核心是一個高能二氧化碳激光器,將高功率密度的激光束照射物體,激光能量會被測量對象吸收,并輻射出其中一部分。兩個熱像儀從不同角度分析這種熱信號,利用研究所自己開發的軟件,從兩個視角的信息來計算空間圖像點,將它們組合在一起,最后形成測量對象的3D數據。

    ??????? 整個過程實際上是熱成像和三角測量的結合。IOF研究人員馬丁·蘭德曼強調:“隨著從全表面熱模式到窄熱帶的變化,我們進一步發展了該技術,能夠滿足工業用3D傳感器的要求。”通過相應的光學器件,研究人員成功將激光的功率聚焦在非常小的表面上,為熱像儀提供了更快的必要對比度。在160毫米像場寬度時,生成的3D坐標精度能達到10微米以下。

    ??????? 目前,研究人員正致力于將該技術推向市場,并針對不同的應用場景進行優化。由于測量過程中的熱能非常低,加熱和未加熱表面之間的溫差通常小于3℃,所以該方法也適用于敏感材料。結合測量場的大小以及分辨率和速度,這個被稱為“熱紅外3D傳感器”(MWIR-3D)的系統適用于生產過程中的質量控制或自動化應用。研究人員認為,如果將分辨率降低到50微米以下,系統可以在1秒鐘內生成3D數據集,有望在機器人技術中得到應用。

    【糾錯】 【責任編輯:付琳 】
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