Лазерный мир

Новый метод измерения трехмерных объектов был разработан исследователями из института прикладной оптики и точного машиностроения им. Фраунгофера (IOF).

С помощью сенсора, получившего название MWIR-3D, ученые получили возможность сканировать объекты с блестящими металлическими или черными поверхностями, и даже сделанные из прозрачного пластика или стекла. Сообщается, что комбинирование различных материалов также не является проблемой для нового инфракрасного 3D-датчика. Как отмечается в пресс-релизе института, до сих пор, если вы хотели точно измерить отражающие, прозрачные или черные поверхности с помощью обычного 3D-сканера, вам сначала нужно было их обработать специальным покрытием, а после сканирования удалить с определенными усилиями.

Новое изобретение Fraunhofer IOF сделает эту непрактичную и трудоемкую обработку в будущем излишней. Это стало возможным благодаря тому, что исследователи научились использовать тепловое излучение для 3D-измерений, а свой метод они называют «трехмерным зондированием в тепловом инфракрасном диапазоне». В основе разработанной системы сканирования лежит высокоэнергетический CO2-лазер, которым облучаются объекты. С помощью специальных линз, лазерный луч превращается в линию, которая вертикально освещает весь объект. Далее эта линия перемещается по объекту, в ходе энергия лазерного излучения поглощается измеряемым объектом и частично переизлучается.

Две тепловизионные камеры анализируют «тепловую подпись», оставленную узкой инфракрасной линией на объекте с двух разных точек зрения, а специально разработанное программное обеспечение вычисляет точные размеры измеряемого объекта. Лабораторная установка для демонстрации принципа работы MWIR-3D Тепловая энергия, используемая для 3D-анализа, настолько мала, что объект не повреждается.

Разница температур между нагретой и ненагретой поверхностями обычно составляет менее 3 °C. По этой причине метод также подходит для чувствительных материалов. Благодаря размеру измерительного поля, а также разрешению и скорости, метод также подходит для контроля качества в производственных процессах или для применения в автоматизации.

«Glass360Dgree»: первая MWIR 3D система для проверки стекла при производстве оптики

«Перейдя от полноповерхностного теплового рисунка к узкой тепловой полосе, нам удалось продвинуть технологию настолько, что мы можем удовлетворить требования, предъявляемые к 3D-датчику в промышленном использовании, — рассказал Мартин Ландманн, научный сотрудник отдела «Изображение и зондирование» в Fraunhofer IOF. Вместе со своей командой и группой исследователей инновационного альянса «3Dsensation» он работает над системой с 2017 года. »

С помощью адаптивной зеркальной оптики нам удалось сфокусировать мощность лазера на гораздо меньшей поверхности, что позволило гораздо быстрее обеспечить необходимый контраст для тепловизионных камер. Только это позволило достичь точности менее 10 мкм для 3D-координат при ширине поля зрения 160 мм», — объяснил он.

После успешной научной демонстрации нового метода измерения исследователи сейчас интенсивно работают над тем, чтобы подготовить его к выходу на рынок: «Для нас сейчас это вопрос переноса системы из лаборатории в практическое использование, — сообщил Мартин Ландманн. — Параметры нашей системы позволяют нам оптимизировать ее для различных сценариев применения. Если мы уменьшим разрешение до менее 50 мкм, то сможем записывать стереоскопический набор данных менее чем за секунду, что уже достаточно быстро для применения в робототехнике».

«Glass360Dgree»: визуализация процесса 3D-сканирования

Первой прикладной системой, использующей принцип MWIR 3D измерений, является «Glass360Dgree». Система специально разработана для проверки стеклянных элементов в производстве оптики, а также предназначена для использования партнерами по исследованиям, чтобы проверить, как процесс измерения может быть интегрирован в различные роботизированные процессы.

Источник: https://www.3dpulse.ru/news/3d-skanirovanie/novye-3d-sensory-mwir-3d-pozvolyayut-skanirovat-prozrachnye-obekty/