Używany przez nas skaner 3D EinScan Pro do pracy wykorzystuje światło strukturalne. Postaram się w skrócie przedstawić w jaki sposób działa urządzenie tego typu.

 

Zasada działania skanerów 3D ze światłem strukturalnym

Emitowanie niewielkiej wiązki światła na trójwymiarową powierzchnię generuje linię oświetlenia, która wykorzystywana jest do precyzyjnego zrekonstruowania geometrycznego kształtu powierzchni. Wyświetlanie wzorów odbywa się za pośrednictwem projektorów LCD albo innych źródeł umożliwiających emitowanie stabilnego światła. Skanery te wyposażone są również w kamery i detektory, które analizują i obliczają dystans każdego punktu chmury w polu widzenia.
Efektywną i wszechstronną metodą projekcji, jest emitowanie wzorów składających się z dużej ilości pasków świetlnych. Taki rzut pozwala uzyskać wiele próbek jednocześnie. Mimo że projektor umożliwia tworzenie najróżniejszych wariantów, najczęściej stosowany jest wyżej wymieniony wzór. Na poniższym zdjęciu widać deformację pasków na powierzchni trójwymiarowego elementu.

 

Generowanie wzorów świetlnych za pomocą skanera 3D

Istnieją dwie podstawowe metody generowania wzorów wyświetlanych pasów: metoda interferencji i projekcji.

Metoda interferencji

Podstawą metody interferencyjnej jest wykorzystanie dwóch planarnych wiązek laserowych. Ich interferencja (zakłócenie) generuje regularne i równe odcinki wzorów świetlnych. Poprzez zmianę kąta padania wiązek laserowych można modyfikować wielkość wyświetlanych wzorów. Metoda ta pozwala na dokładne oraz proste generowanie precyzyjnych wzorów o nieograniczonej głębi ostrości. Wadą metody interferencji jest trudność z zapewnieniem idealnej geometrii wiązce oraz duży koszt implementacji tego rozwiązania.

Metoda projekcji

Metoda projekcji zasadniczo działa niczym projektor wideo, wykorzystując niespójne światło. Wyświetlane wzory świetlne generowane są przez przechodzenie wiązek światła przez modulator światła przestrzennego. Modulator ten wykorzystuje jedną z trzech najbardziej rozpowszechnionych cyfrowych technologii projekcji: transmisji ciekłokrystalicznej, LCOS (Liquid Crystal on Silicon), lub cyfrowym przetwarzaniu światła (DLP). Każda z tych metod odznacza się pewnymi zaletami i wadami.
Typowy zespół pomiarowy składa się z jednego projektora i minimum jednej kamery, choć najczęściej wykorzystuje się dwie kamery umiejscowione po przeciwnych stronach projektora.

Kalibracja skanera 3D wykorzystującego światło strukturalne

Wszelkie geometryczne zniekształcenia optyczne i perspektywiczne muszą być kompensowane za pomocą kalibracji przyrządów pomiarowych oraz przy użyciu specjalnych wzorców i powierzchni wzorcowania. Do opisu właściwości obrazowych projektora oraz kamer wykorzystuje się model matematyczny. Zwykle opiera się on na nieskomplikowanych właściwościach geometrycznych kamer otworkowych. Model uwzględnia również zniekształcenia geometryczne i aberrację optyczną soczewek (wady układów optycznych) projektorów oraz obiektywów. Parametry kamer oraz ich orientację w przestrzeni można określić poprzez szereg pomiarów kalibracyjnych, wykorzystując fotogrametryczną regulację wiązki.

Zalety skanerów 3D ze światłem strukturalnym

Skanery ze światłem strukturalnym odznaczają się niezwykle szybkim wykonywaniem pomiaru, precyzją rzędu kilku mikrometrów, a także możliwością skanowania całego obszaru pola widzenia naraz, co eliminuje problem zniekształceń powodowanych przez ruch obiektu lub skanera.

Interesuje Cię gdzie wykorzystuje się skanowanie 3D oraz dlaczego warto je wybrać? Zapraszam do zakładki Skanowanie 3D.

Postaw na specjalistów! Dowiedz się więcej o nagrodzie.

 


Masz więcej pytań lub chcesz skorzystać z usługi skanowania 3D? Skontaktuj się z nami, działamy na terenie całej Polski.