透明なオブジェクトを3Dスキャン！フラウンホーファーIOF赤外線波長技術

はじめに: 3D プリントの普及に伴い、モデリング技術も急速に発展しました。スキャンモデリングは、3D モデルを作成するための新しい高速な方法です。しかし、多くのスキャンデバイスは、光を反射しないオブジェクトしかスキャンできません。透明なオブジェクトに遭遇した場合、スキャンする前に、反射しない塗料の層をそのオブジェクトにスプレーすることしかできません。では、透明素材スキャナーは本当に存在しないのでしょうか?
アンタークティックベアは、ドイツのフラウンホーファー応用光学・精密工学研究所（IOF）の研究者らが、反射物体に使用できる新しい3Dスキャン手法を開発したと2021年5月4日に発表したことを知りました。「MWIR-3Dセンサー」を使用すると、透明なプラスチック製でもガラス製でも、対象物を3次元的にスキャンできます。金属や黒色の表面を持つ物体でも簡単に検出できます。新しい 3D 赤外線センサーは、異なる材料を組み合わせた物体も検出できます。
△ MWIR-3Dによる透明物体の3Dスキャン
今日の3Dスキャン
3D スキャンはリバースエンジニアリングのための重要なツールであり、製品のデジタル化における重要なステップであり、より柔軟な製造を可能にします。現在、3D スキャン方法はいくつかありますが、それぞれに欠点があります。ポイント測定にのみ使用される「タッチ」ベースの 3D スキャンを除き、ほとんどの 3D スキャンシステムでは光学技術が使用されています。

写真測量: 一連の 2D 画像を 3D モデルに変換する
レーザースキャン: ビームがターゲット表面に照射され、デュアルカメラが各ポイントの3D位置を決定します。
構造化光: パターン変形を使用して表面に特定のパターンを作成し、3Dジオメトリを明らかにします。

これらの方法にはすべて、反射率と透明性という共通の問題があります。これらはいずれも、光がターゲットから反射され、予測可能な方法で表示カメラに返されることに依存しています。ガラスをスキャンする場合、光は通過するときに曲がるため、スキャナーは点光源を判別できず、正しくスキャンできません。透明な物体やわずかに反射する物体でも同様の効果が得られます。金属部品のようなわずかに光沢のある物体の 3D スキャンは、光路効果により困難になります。この問題の解決策は通常、表面にニスをスプレーしてからスキャンすることです。
透明な3Dスキャン
フラウンホーファーIOFの研究者らは、「MWIR-3Dセンサー」と呼ばれる新しい装置を開発した。透明なものも含め、あらゆる物体をスキャンできるという。標準的な 3D レーザースキャンと非常によく似ていますが、この方法では光の波長ではなく赤外線の波長を使用します。測定フィールドのサイズ、解像度、速度により、この方法は製造プロセスにおける品質管理や自動化アプリケーションにも適しています。
△ 熱放射と組み合わせて透明物体の3D検出に使用します。高エネルギーCO2レーザーを使用して赤外線で物体を照射します。これにより、物体の表面がわずかに加熱されますが、導入される熱エネルギーは非常に低いため、物体に損傷を与えることはありません。研究者たちは、高出力密度の特殊なレンズを使用して、レーザー光線を物体全体に垂直に照射します。レーザーのエネルギーは測定対象物に吸収され、部分的に再放射されます。したがって、物体の表面上のすべての点が赤外線検出器で見えるようになります。 2 台のサーマルイメージャーが、2 つの異なる角度から対象物に放射される狭く強力な赤外線の熱特性を分析します。次に、両方の視点からの情報を使用して空間ピクセルが計算され、組み合わせられて、測定対象のオブジェクトの正確なサイズが算出されます。加熱された表面と加熱されていない表面の温度差は通常 3°C 未満です。したがって、この方法は敏感な材料にも適しています。
△MWIR3Dの測定原理熱放射が隣接領域に浸透することを減らし、検出器を混乱させないために、研究者は専用のレンズを使用してレーザー照射をより小さなスポットに正確に焦点を合わせます。これにより、迅速なスキャンが可能になるだけでなく、解像度も向上します。研究者らは、精度は0.01mm未満になる可能性があり、これは現在最高の3Dスキャナーに匹敵すると述べています。
△「Glass360Dgree」：光学製造におけるガラスの検査用初のMWIR3Dシステム。現在、フラウンホーファーIOFでは、研究者らがMWIR3D測定法に基づくさまざまなシステムを開発している。マーティン・ランドマンとグループリーダーのステファン・ハイスト博士が率いるチームは、さまざまな測定シナリオや産業プラントでのアプリケーションに合わせて方法を最適化するだけでなく、ロボットが透明な物体を認識してつかむことができるロボット工学システムの開発にも取り組んでいます。目標は、実験室のセットアップを可能な限りコンパクトで強力な生産スペースに変換することです。 MWIR3D 測定原理を採用した最初のアプリケーションシステムは、光学製品のガラス部品の検査用に設計された「Glass360Dgree」です。 Antarctic Bear Global 3D Printing Product Library https://product.nanjixiong.com/ にこの製品が含まれていますので、ぜひご相談ください。

参考: 1. 新しい3Dセンサーが透明な物体をスキャン
2. 透明物体の360度3D形状測定の新システム - Glas360Dgree 3Dスキャナ
3. 驚くべき新技術でガラスの物体を3Dスキャンできる