Структурированный свет, используемый в качестве оптического метода при 3D сканировании, проецирует на измеряемый объект серию тщательно продуманных световых узоров в определённой последовательности. Во время этого процесса камера, расположенная на известном расстоянии от проектора, одновременно делает последовательность снимков освещенного объекта.

Снятое изображение искажается в зависимости от формы сканируемой поверхности по отношению к плоской опорной поверхности для калибровки. Используя принципы геометрической триангуляции, можно вычислить координаты XYZ для каждой точки на поверхности сканируемого объекта. Полученные данные облака точек затем используются для построения подробной 3D модели поверхности сканируемого объекта.

Принцип работы 3D сканирования с использованием структурированного света заключается в применении оптических методов для проецирования серии равномерно интенсивных лучей, последовательно освещающих измеряемый объект. Одного луча недостаточно для 3D сканирования объекта, так как он не позволяет определить глубину отдельных элементов. Чтобы устранить это ограничение, при сканировании с использованием структурированного света применяются сложные калибровочные шаблоны, содержащие проекции с чередующимися полосами с градиентным освещением. Такая конструкция позволяет камере различать значения глубины в пределах наблюдаемого шаблона, тем самым облегчая создание более точной 3D модели.

Эти узоры создаются двумя способами: пересечением двух фронтов лазерного луча или использованием одного источника света, проходящего через цифровой пространственный световой модулятор. Оба способа дают ровные и равномерно расположенные световые полосы. Хотя в большинстве случаев при сканировании структурированным светом традиционно используется белый свет, применение синего света становится стандартом из-за его более высокой точности и способности уменьшать влияние отражений и прозрачности. Для создания 3D моделей с помощью сканирования структурированным светом требуются сложные алгоритмы фазовой декомпозиции, которые часто интегрированы в возможности платформ для 3D сканирования. Качество результатов напрямую влияет на точность получаемой модели. Оптическое разрешение зависит от ширины полосы и оптического качества, которые ограничены длиной волны света. Метод фазового сдвига повышает разрешение за счет получения нескольких снимков слегка смещенных полос. Современная оптическая профилометрия с использованием полосок обеспечивает детальное разрешение вплоть до длины волны света, превышающей 1 микрон, или примерно 1/10 ширины полоски. Что касается точности по горизонтали, интерполяция обеспечивает надежное разрешение по высоте и точность до 1/50 пикселя.

D сканирование с помощью структурированного света обладает многочисленными преимуществами и является предпочтительной технологией для пользователей по всему миру в различных областях. К преимуществам технологии относятся:

• Высокая точность измерений,
• Бесконтактное сканирование,
• Высокая скорость получения данных,
• Безопасность.

Однако 3D сканирование с помощью структурированного света сопряжено с трудностями, в том числе с чувствительностью к факторам окружающей среды, таким как сканирование затененных объектов или областей с несколькими источниками света. Кроме того, могут возникнуть проблемы с прозрачными или отражающими материалами, что может привести к потере деталей в итоговой модели.

Технология 3D-сканирования с использованием структурированного света находит широкое применение за пределами традиционных областей, демонстрируя свою адаптивность и универсальность.

Реверс-инжиниринг объектов

3D сканирование структурным светом играет ключевую роль в реверс-инжиниринге, превращая реальные объекты в цифровые модели. Это особенно важно для создания данных с помощью автоматизированного проектирования (CAD) на производстве, что значительно ускоряет процесс проектирования и разработки продукции.

Записи о культурных и исторических артефактах

Сканирование с помощью структурированного света приобретает всё большее значение для защиты культурных реликвий и сохранения культурного наследия. С помощью высокоточного сканирования можно зафиксировать мельчайшие детали культурных артефактов, что способствует реставрации, исследованиям и цифровой консервации.

Автомобильная промышленность

В автомобильной промышленности 3D сканирование с помощью структурированного света широко используется для создания прототипов, проектирования и контроля качества. Производители сканируют детали и узлы, чтобы убедиться, что они соответствуют строгим спецификациям и точно подходят друг к другу. Эта технология крайне важна для обратного проектирования компонентов, особенно когда нет доступа к исходным данным САПР или когда требуются модификации для продукции послепродажного обслуживания.

По мере развития технологии структурированного света расширяются сферы ее применения, открывая новые интригующие и инновационные возможности. Ожидается, что в будущем 3D сканирование с помощью структурированного света станет стандартным инструментом в различных отраслях, предлагая практические цифровые решения еще более широкому кругу пользователей.

Технология 3D сканирования с помощью структурированного света становится быстрым, удобным, точным и высокоэффективным методом съемки объектов и сцен. Ее широкое применение в медицине, производстве и сфере культурного наследия подчеркивает ее незаменимую роль в качестве цифрового решения. В DigitalCraft3D мы выполняем 3D сканирование для любых задач. Узнайте больше о доступных технологиях и стоимости 3D сканирования у менеджера DC3D!