3D掃描新（xīn）方法（fǎ）可檢測透明物體

2021-05-08來源：科技日報

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

3D掃描能夠將物體的立體信（xìn）息轉換為計算（suàn）機直接處理的數字信（xìn）號，為實物數字（zì）化提供方便快捷的手段。目前為止，大多（duō）數非接觸式3D掃描儀都是把激（jī）光（點、線或者陣列式）投射到物體表麵，隨後根據物（wù）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（què）探測透明物體。因此，在（zài）測（cè）量透明物體時，不得不（bú）先將物體臨時塗上漆，掃描後再費時（shí）費力地將其清除。具有反射或黑色表麵的物體（tǐ）也有同樣的問題。

而IOF研究人員開發（fā）的新方法，不需要對透明物體（tǐ）進行預處（chù）理，即（jí）可（kě）精確檢測其外形（xíng）。該係統的核心是一個高能二氧化（huà）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（xiàng）吸（xī）收，並輻射出（chū）其（qí）中一部分。兩（liǎng）個熱像儀從不同角度（dù）分析這種熱信號，利用研究所自己開發的（de）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，最後形成測量對象的3D數據。

整個過程實際（jì）上是熱成像和（hé）三角測量的結合（hé）。IOF研究人員馬丁·蘭（lán）德曼說：“隨著從全表（biǎo）麵熱模式到窄熱帶的變（biàn）化，我們進一步（bù）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（gōng）率聚焦在非常小的表麵上，為熱像儀提（tí）供了更快的必要對比度。在160毫（háo）米像場寬度時，生成的3D坐標精度能達到10微米以下。

目前，研究人員正致力於將（jiāng）該（gāi）技（jì）術推（tuī）向市場（chǎng），並針對（duì）不同的應用場景進行優化。由於測量過程中的熱能非常低，加熱和未加熱表麵之間（jiān）的（de）溫差通常小於3℃，所以該方法也適用於敏感材料。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）的係統適用於生產過程（chéng）中的質量控製或自動（dòng）化應用。研究人員認（rèn）為，如果將（jiāng）分（fèn）辨率降低（dī）到50微米（mǐ）以下，係統可以在1秒鍾（zhōng）內生成3D數（shù）據集，有望在（zài）機器人技術中得到應用。（記者李山）