Amidst the continuous emergence of innovative technologies, the demand for presenting real-world objects in 3D is on the rise, particularly in the realms of マシンビジョン および3D視覚化、正確で適応的な3Dキャプチャ機能が不可欠になっています。

3Dスキャンは、オブジェクトの表面および物理的寸法を抽出し、その後デジタル形式で表現する方法として機能します。このデータは、x、y、z座標を介してオブジェクトの外面を描写し、ポイント雲の形で収集されます。 3Dスキャンデータの-深さ分析により、スキャンされたオブジェクトの表面積、体積、形状、輪郭、機能サイズなど、重要な情報を決定できます。

To execute 3D measurement, a probe is employed to measure the distance to each point on the object’s surface. In theory, this probe could take the form of a tactile (physical contact) probe. However, given that numerous applications necessitate non-contact measurements, optical technologies provide viable solutions by relying solely on light-based to detect objects of interest.

構造化された光とは何ですか？

Structured light, employed as an optical method in 3D scanning, functions by projecting a series of meticulously designed light patterns onto the object under measurement in a specific sequence. During this process, a camera, positioned at a known distance from the projector, concurrently captures a sequence of images of the illuminated object.

The captured image undergoes distortion based on the surface shape being scanned in relation to the flat reference surface utilized for calibration. Leveraging the principles of geometric triangulation, the XYZ coordinates for each point on the scanned object’s surface can be computed. The resulting point cloud data is then utilized to construct a detailed 3D model of the scanned object’s surface.

構造化されたライトスキャンは、単一の光源を採用して、複数のラインをオブジェクトに投影します。オブジェクトは、1つ以上のカメラで同時に追跡されます。これはレーザースキャナーとは異なり、個々のレーザーポイントを放出してオブジェクトに順番に発射します。構造化された光3Dスキャンの基本は何十年も存在してきましたが、初期のモデルは、初歩的な性質、かさばら、高コスト、ユーザビリティの課題によってしばしば特徴付けられていました。

しかし、1990年代後半までに、コンピューターとカメラのテクノロジーの進歩により、小規模な研究イニシアチブ、商業企業、カジュアルユーザーに適した構造化されたライト3Dスキャンがより実用的で適しています。このテクノロジーの進化は、スキャンの精度を高めるだけでなく、ユーザーの機器の親しみやすさを向上させるため、多様な分野で広く適用可能な構造化されたライト3Dスキャンテクノロジーの新しい可能性を解き放ちます。

構造化されたライト3Dスキャンはどのように機能しますか？

構造化されたライト3Dスキャンの機能は、光学技術を利用して一連の均一に強いビームを投影し、測定中のオブジェクトを連続的に照らします。単一のビームは、異なる特徴の深さをキャプチャできないため、オブジェクトの3Dスキャンには不十分であることがわかります。この制限に対処するために、構造化された光スキャンは、交互の光勾配ストライプを含む投影を含む複雑なキャリブレーションパターンを採用しています。この設計により、カメラは観測されたパターン内のさまざまな深さ値を区別できるため、より正確な3Dモデルの作成が促進されます。

2つの方法は、これらのフリンジパターンを生成します。2つのレーザービームフロントの交差点、またはデジタル空間光変調器を通過する単一の光源の使用です。どちらの方法でも、定期的なおよび均一な間隔の光ストリークが得られます。ほとんどの構造化された光スキャンは伝統的に白色光を利用していますが、青色光の採用は、その優れた精度と反射と透明性の影響を緩和する能力のために標準になっています。

The generation of 3Dモデル 構造化されたライトスキャンを介して、3Dスキャンプラットフォームの機能に統合されることが多い洗練された位相アンラッピングアルゴリズムが必要です。結果の品質は、結果として得られるモデルの精度に極めて重要です。光学解像度は、光の波長によって制約されるストライプ幅と光学品質に依存しています。位相- Shiftメソッドは、わずかにシフトしたフリンジの複数のショットをキャプチャすることにより、解像度を強化します。現在- Day光ストライプパターンプロフィロメトリーは、1ミクロンまたはストライプ幅の約1/10を超える光の波長までの詳細な解像度をサポートします。水平方向の精度の観点から、補間により、信頼できる高さの解像度と精度が1/50ピクセルまで減少します。

構造化されたライト3Dスキャンの利点と課題

Structured light 3D scanning stands out with numerous advantages, positioning itself as the preferred technology for users worldwide across various fields. Let’s delve into the key strengths of structured light scanning and its significant impacts in diverse applications:

非接触測定

Structured light scanning excels in capturing a wide array of objects comprehensively. In contrast to contact measurement methods like 測定機を調整します (CMM) or target photogrammetry, which are often impractical for unique artifacts, museum pieces, or high-value collections, structured light scanning facilitates non-contact measurements with sub-millimeter accuracy. This reduces the risk of damage, making it a valuable choice in sensitive scenarios.

高-スピードスキャン

Renowned for its exceptional speed, structured light 3D scanners outpace traditional photogrammetry, CMM machines, or manual measurement tools. Completing tasks in just one to two hours, these scanners significantly enhance work efficiency, especially in dynamic and time-sensitive environments.

優れた精度

Structured light ensures high-precision 3D scanning. Going beyond traditional measurement methods like calipers and rulers, it captures the entire object or scene from all angles, providing comprehensive data. This is particularly crucial for measuring complex objects, surpassing the limitations of merely capturing discrete points and linear extensions on the surface.

絶対的な安全

Structured light has a longstanding and safe track record in healthcare. Extensive testing and medical approval affirm its safety in various settings, including hospitals, schools, and businesses. Unlike certain laser scanners that pose potential risks of vision damage or employ radiation for scanning, structured light scanners offer a harmless and effective alternative.

ただし、構造化されたライト3Dスキャンは、シャドウオブジェクトや複数の光源を持つ領域などの環境要因に対する感度など、課題に遭遇します。さらに、透明性または反射材料で課題に直面する可能性があり、結果として得られるモデルの詳細の喪失につながる可能性があります。これらの課題に対処するには、正確で信頼できるスキャン結果を確実にするために、専門的な取り扱いと修復が必要です。

構造化されたライト3Dスキャン：多様な産業全体の汎用アプリケーション

構造化されたライト3Dスキャンテクノロジーの広範なアプリケーションは、従来の分野を超えて拡張され、適応性と汎用性が示されています。

オブジェクトのリバースエンジニアリング

Structured light 3D scanning plays a pivotal role in リバースエンジニアリング, transforming real-world objects into digital models. This is particularly crucial for Computer-Aided Design (CAD) data generation in manufacturing, significantly expediting the product design and development process.

文化的および歴史的アーティファクトの記録

Structured light scanning finds increasing significance in 文化的遺物保護 and the preservation of cultural heritage. Through high-precision scanning, intricate details of cultural artifacts can be accurately recorded, supporting restoration, research, and digital preservation efforts.

拡張現実ゲームの動きと環境のキャプチャ

ゲーム開発は、構造化されたライト3Dスキャンを活用して、プレーヤーの動きと環境をキャプチャし、拡張現実ゲーム体験のリアリズムと没入感を高めます。

ファッション小売の身体測定

Within the fashion industry, structured light scanning facilitates accurate 身体測定。これにより、顧客は体の形に最適な衣服を見つけるのに役立ち、全体的なショッピング体験を向上させます。

自動車産業

自動車セクターでは、構造化されたライト3Dスキャンは、プロトタイピング、設計、品質管理に広く使用されています。製造業者は部品とアセンブリをスキャンして、厳格な仕様を満たし、正確に合わせるようにします。この技術は、特に元のCADデータが利用できない場合、またはアフターマーケット製品に変更が必要な場合、リバースエンジニアリングコンポーネントには重要です。

As structured light technology continues to evolve, its applications are poised to expand, unlocking more intriguing and innovative possibilities. In the future, structured light 3D scanning is anticipated to become a standard tool across various industries, offering practical digital solutions to an even broader spectrum of users.

構造化されたライト3Dスキャンとレーザー3Dスキャン

While structured light 3D scanning has proven its mettle across diverse applications, offering precision, speed, and safety, another technological marvel in the domain of 3D digitization is laser scanning. Laser 3D scanning, or laser triangulation, presents a distinct approach, harnessing the power of laser technology to capture the physical world in unparalleled detail.

Unlike structured light scanning, which relies on the projection of patterned light, laser scanning focuses on the interaction of a single laser point with the object’s surface. This method offers its unique set of advantages and challenges, tailored for specific applications where precision, resolution, or speed are paramount.

レーザー3Dスキャンの利点

高精度と解像度：レーザー3Dスキャナーは、Scantechなどの高精度と解像度で有名です KSCAN - MAGIC HANDHELD 3Dスキャナー、オブジェクトの最も細かい詳細をキャプチャすることができます。これにより、細心の詳細と精度を必要とするアプリケーションに最適です。

材料互換性の汎用性： Laser scanners exhibit less sensitivity to different surface types and colors compared to structured light scanners. They can efficiently scan metallic, dark, or shiny surfaces, which might pose challenges for structured light scanners.

さまざまな照明条件で堅牢です：レーザースキャナーは、周囲の照明条件の影響を受けにくく、屋内であろうと屋外であろうと、多様な環境で一貫した性能を可能にします。

長い-範囲スキャン機能: Certain laser scanners, like トラックスカン-シャープ3Dシステム, are designed for long-range scanning, capable of accurately capturing large structures or environments from a distance. This is particularly beneficial in construction, architecture, and large-scale industrial applications.

構造化されたライト3Dスキャンは、デジタルソリューションの新しい時代を解き放ちます

構造化されたライト3Dスキャンテクノロジーは、オブジェクトやシーンをキャプチャするための迅速でユーザー-フレンドリーで正確で非常に効果的な方法として生まれます。医療、製造、および文化遺産の分野にわたる広範なアプリケーションは、デジタルソリューションとしての不可欠な役割を強調しています。学校、大学、および産業の数が増えているため、3Dスキャン技術が統合されているため、構造化されたライト3Dスキャンの将来が有望であるように見え、多様な産業の進歩を促進しています。この技術は、多くのセクターの景観を形作る態勢を整えており、その成長と革新に貢献しています。