近日，德國(guó)弗勞恩霍夫應(yīng)用光學(xué)與精密機(jī)械研究所（IOF）成功開(kāi)發(fā)出一種利用激光和熱輻射進(jìn)行3D掃描的新方法，可以精確測(cè)量透明物體的形狀。

3D掃描可以將物體的三維信息轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)直接處理的數(shù)字信號(hào)，為物理物體的數(shù)字化提供了方便快捷的手段。到目前為止，大多數(shù)非接觸式3D掃描儀都是將激光（點(diǎn)、線或陣列）投射到物體表面，然后根據(jù)物體的反射光確定位置信息。然而，光學(xué)3D 傳感器通常無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)透明物體。因此，在測(cè)量透明物體時(shí)，必須先對(duì)物體進(jìn)行臨時(shí)涂漆，掃描后再將其去除，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。具有反光或黑色表面的物體也有同樣的問(wèn)題。

IOF研究人員開(kāi)發(fā)的新方法無(wú)需預(yù)處理即可準(zhǔn)確檢測(cè)透明物體的形狀。該系統(tǒng)的核心是高能二氧化碳激光器，將高功率密度激光束照射到物體上。激光能量會(huì)被測(cè)量物體吸收并輻射出一部分。兩臺(tái)熱像儀從不同角度分析這種熱信號(hào)，利用研究所開(kāi)發(fā)的軟件根據(jù)兩個(gè)視角的信息計(jì)算空間圖像點(diǎn)，將它們組合在一起，最終形成被測(cè)物體的3D數(shù)據(jù)。

整個(gè)過(guò)程實(shí)際上是熱成像和三角測(cè)量的結(jié)合。 IOF研究員Martin Landmann強(qiáng)調(diào)：隨著從全表面熱模式到狹窄熱帶地區(qū)的變化，我們進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了該技術(shù)，使其能夠滿足工業(yè)用途3D傳感器的要求。使用適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)器件，研究人員成功地將激光功率聚焦在非常小的表面上，從而更快地為熱像儀提供必要的對(duì)比度。當(dāng)像場(chǎng)寬度為160毫米時(shí)，生成的3D坐標(biāo)的精度可以達(dá)到小于10微米。

目前，研究人員正致力于將該技術(shù)推向市場(chǎng)，并針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化。由于測(cè)量過(guò)程中的熱能非常低，加熱和未加熱表面之間的溫差通常小于3C，因此該方法也適用于敏感材料。該系統(tǒng)被稱為熱紅外3D 傳感器(MWIR-3D)，將測(cè)量范圍的大小與分辨率和速度相結(jié)合，適用于生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制或自動(dòng)化應(yīng)用。研究人員認(rèn)為，如果分辨率降低到50微米以下，系統(tǒng)可以在1秒內(nèi)生成3D數(shù)據(jù)集，有望應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域。