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 машинное зрение и 3D визуализация, где точные и адаптивные возможности 3D -захвата стали незаменимыми.

3D -сканирование служит методом извлечения поверхностных и физических измерений объекта, впоследствии представляя их в цифровой форме. Эти данные собираются в форме точечных облаков, очерчивая внешнюю поверхность объекта через координаты x, y и z. Анализ глубины 3D -сканирования данных позволяет определить важную информацию, включая площадь поверхности, объем, форму, контур и размер признаков отсканированного объекта.

Для выполнения трехмерного измерения используется зонд для измерения расстояния до каждой точки на поверхности объекта. Теоретически, этот зонд может принять форму тактильного (физического контактного) зонда. Однако, учитывая, что многочисленные приложения требуют не - контактных измерений, оптические технологии обеспечивают жизнеспособные решения, полагаясь исключительно на свет - на основе обнаружения объектов, представляющих интерес.

Что такое структурированный свет?

Структурированный свет, используемый в качестве оптического метода при 3D -сканировании, функционирует, проецируя серию тщательно разработанных световых узоров на объект под измерением в определенной последовательности. Во время этого процесса камера, расположенная на известном расстоянии от проектора, одновременно отражает последовательность изображений освещенного объекта.

Захваченное изображение подвергается искажению на основе сканируемой формы поверхности по отношению к плоской опорной поверхности, используемой для калибровки. Используя принципы геометрической триангуляции, можно рассчитать координаты XYZ для каждой точки на поверхности отсканированного объекта. Полученные данные облака точек затем используются для построения подробной 3D -модели поверхности отсканированного объекта.

Структурное сканирование света использует один источник света для проецирования нескольких линий на объект, который одновременно отслеживается одной или несколькими камерами. Это отличается от лазерных сканеров, которые выделяют отдельные лазерные точки на объект последовательно. В то время как основы структурированного светового 3D -сканирования существуют в течение десятилетий, ранние модели часто характеризовались их элементарным характером, объемностью, высокими затратами и удобствами использования.

Однако к концу 1990 -х годов достижения в области компьютерных и камерных технологий сделали структурированный свет 3D -сканирование более практичным и подходящим для небольших исследовательских инициатив, коммерческих предприятий и случайных пользователей. Эволюция этой технологии не только повышает точность сканирования, но и улучшает пользователя - дружелюбие оборудования, тем самым открывая новые возможности для технологии структурированного света 3D -сканирования, широко применимой в различных областях.

Как работает 3D -сканирование структурированного света?

Функциональность 3D -сканирования структурированного света коренится в использовании оптических методов для проецирования ряда равномерно интенсивных пучков, последовательно освещая объект при измерении. Один луч оказатся недостаточным для 3D -сканирования объекта, поскольку он не может запечатлеть глубину различных признаков. Чтобы учесть это ограничение, структурированное световое сканирование использует сложные калибровочные схемы, содержащие проекции с чередующимися полосками градиента света. Этот дизайн позволяет камере дифференцировать различные значения глубины в пределах наблюдаемой паттерны, что облегчает создание более точной трехмерной модели.

Два метода генерируют эти бахромы: пересечение двух лазерных лучевых фронтов или использование одного источника света, проходящего через цифровой пространственный модулятор света. Оба метода дают регулярные и равномерно распределенные световые полосы. Хотя большинство структурированного сканирования света традиционно использует белый свет, принятие синего света становится стандартным из -за его превосходной точности и его способности смягчить влияние отражений и прозрачности.

The generation of 3D -модели Благодаря структурированному сканированию света требуется сложные алгоритмы развертывания фазы, часто интегрируемые в возможности 3D -сканирующих платформ. Качество результатов имеет ключевое значение для результирующей точности модели. Оптическое разрешение зависит от ширины полосы и оптического качества, ограниченного длиной волны света. Метод фазы - Сдвиг усиливает разрешение, захватывая несколько снимков слегка смещенных полос. Настоящее - дневная оптическая полоса Профилометрия схема поддерживает подробное разрешение до длины волны света, превосходя 1 микрон или приблизительно 1/10 ширины полосы. С точки зрения горизонтальной точности, интерполяция обеспечивает надежное разрешение высоты и точность до 1/50 пикселей.

Преимущества и проблемы структурированного 3D -сканирования света

Структурированное 3D -сканирование света выделяется с многочисленными преимуществами, позиционируя себя как предпочтительную технологию для пользователей по всему миру в различных областях. Давайте углубимся в ключевые сильные стороны структурированного сканирования света и его значительного воздействия в различных приложениях:

Не - измерение контакта

Structured light scanning excels in capturing a wide array of objects comprehensively. In contrast to contact measurement methods like Координировать измерительные машины (CMM) или целевая фотограмметрия, которая часто нецелесообразно для уникальных артефактов, музейных произведений или высоких коллекций значений, структурированное световое сканирование облегчает измерения контакта с точностью. Это снижает риск повреждения, что делает его ценным выбором в чувствительных сценариях.

Высокий - Сканирование скорости

Известный своей исключительной скоростью, структурированные световые 3D -сканеры опережают традиционную фотограмметрию, машины CMM или инструменты ручного измерения. Завершая задачи всего за один -два часа, эти сканеры значительно повышают эффективность работы, особенно в динамике и времени - Чувствительные среды.

Отличная точность

Структурированный свет обеспечивает высокое - точное 3D -сканирование. Выходя за рамки традиционных методов измерения, таких как суппорты и правители, он захватывает весь объект или сцену со всех сторон, предоставляя всеобъемлющие данные. Это особенно важно для измерения сложных объектов, превосходя ограничения просто захвата дискретных точек и линейных расширений на поверхности.

Абсолютная безопасность

Структурированный свет имеет давний и безопасный послужной список в здравоохранении. Обширные испытания и медицинское одобрение подтверждают его безопасность в различных условиях, включая больницы, школы и предприятия. В отличие от определенных лазерных сканеров, которые представляют потенциальные риски повреждения зрения или используют радиацию для сканирования, структурированные световые сканеры предлагают безвредную и эффективную альтернативу.

Тем не менее, структурированные 3D -сканирующие столкновения сталкиваются с проблемами, включая чувствительность к факторам окружающей среды, такими как сканирование затененных объектов или областей с несколькими источниками света. Кроме того, он может столкнуться с проблемами с прозрачными или отражающими материалами, что потенциально приводит к потере деталей в полученной модели. Решение этих проблем требует специализированного обработки и исправления для обеспечения точных и надежных результатов сканирования.

Структурированное 3D -сканирование света: универсальное применение в различных отраслях промышленности

Обширные применения технологии структурированного света 3D -сканирования простираются за пределы традиционных областей, демонстрируя ее адаптивность и универсальность.

Обратная инженерия объектов

Structured light 3D scanning plays a pivotal role in Обратная инженерия, Преобразование реальных объектов мира в цифровые модели. Это особенно важно для создания данных компьютерного проектирования (CAD) в производстве, значительно ускоряя процесс проектирования и разработки продукта.

Записи культурных и исторических артефактов

Structured light scanning finds increasing significance in культурная защита реликвии и сохранение культурного наследия. Благодаря высоким точным сканированию можно точно записано замысловатые детали культурных артефактов, поддерживая усилия по восстановлению, исследованиям и сохранению цифровых технологий.

Понимание движения и окружающей среды для игр дополненной реальности

Разработка игр использует структурированное 3D -сканирование света для захвата движений и средств игроков, усиливая реализм и погружение в игровой опыт дополненной реальности.

Измерения тела для розничной торговли

Within the fashion industry, structured light scanning facilitates accurate измерения телаПолем Это помогает клиентам найти одежду, которая лучше всего подходит для их формы тела, повышая общий опыт покупок.

Автомобильная промышленность

В автомобильном секторе структурированное 3D -сканирование структурированного света широко используется для прототипирования, дизайна и контроля качества. Производители сканируют детали и сборки, чтобы обеспечить их строгие характеристики и точно сочетаются друг с другом. Эта технология имеет решающее значение для обратных инженерных компонентов, особенно когда оригинальные данные CAD могут быть недоступны, или когда для продуктов вторичного рынка необходимы модификации.

Поскольку технология структурированного света продолжает развиваться, ее приложения готовы расширяться, открывая более интригующие и инновационные возможности. В будущем ожидается, что структурированное 3D -сканирование Light станет стандартным инструментом в различных отраслях, предлагая практические цифровые решения для еще более широкого спектра пользователей.

Структурированное световое 3D -сканирование против лазерного 3D -сканирования

В то время как структурированное световое 3D -сканирование доказало свою силу в разных приложениях, предлагая точность, скорость и безопасность, еще одним технологическим чудом в области 3D оцифровки - лазерное сканирование. Лазерное 3D -сканирование, или лазерная триангуляция, представляет собой отличный подход, использующий силу лазерной технологии для захвата физического мира в непревзойденных деталях.

В отличие от структурированного сканирования света, которое опирается на проекцию узорчатого света, лазерное сканирование фокусируется на взаимодействии одной лазерной точки с поверхностью объекта. Этот метод предлагает свой уникальный набор преимуществ и проблем, адаптированных для конкретных применений, где точность, разрешение или скорость имеют первостепенное значение.

Преимущества лазерного 3D -сканирования

Высокая точность и разрешение: Лазерные 3D -сканеры известны своей высокой точностью и разрешением, такими как Scantech KSCAN - Magic Handheld 3D сканер, Способный захватить даже самые минимальные детали объекта. Это делает их идеальными для приложений, требующих тщательных деталей и точности.

Универсальность в совместимости материалов: Лазерные сканеры демонстрируют меньшую чувствительность к различным типам поверхности и цветам по сравнению со структурированными световыми сканерами. Они могут эффективно сканировать металлические, темные или блестящие поверхности, которые могут создавать проблемы для структурированных световых сканеров.

Надежный в различных условиях освещения: Лазерные сканеры менее восприимчивы к условиям окружающего освещения, что обеспечивает постоянную производительность в различных средах, будь то в помещении или на открытом воздухе.

Длинный - Возможность сканирования диапазона: Certain laser scanners, like Trackscan - Sharp 3D -система, предназначены для продолжительного сканирования диапазона, способных точно захватить большие структуры или среды на расстоянии. Это особенно полезно в строительстве, архитектуре и масштабных промышленных приложениях.

Структурированное световое 3D -сканирование выпускает новую эру цифровых решений

Структурированная световая технология сканирования 3D появляется как быстрый, удобный, точный и высокоэффективный метод захвата объектов и сцен. Его широко распространенное применение в области медицинского, производственного и культурного наследия подчеркивает свою незаменимую роль в качестве цифрового решения. Как все большее число школ, университетов и промышленности интегрируют технологию 3D -сканирования, будущее для структурированного света 3D -сканирования кажется многообещающим, способствуя достижениям в различных отраслях. Эта технология готова сформировать ландшафт многочисленных секторов, способствуя их росту и инновациям.