近日，德國弗勞恩霍夫應用光學(xué)與精密機械研究所（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，可精確測量透明物體的外形。

3D掃描能夠將物體的立體信息轉換為計算機直接處理的數字信號，為實(shí)物數字化提供方便快捷的手段。目前為止，大多數非接觸式3D掃描儀都是把激光（點(diǎn)、線(xiàn)或者陣列式）投射到物體表面，隨后根據物體的反射光來(lái)判斷位置信息。但是，光學(xué)3D傳感器通常無(wú)法準確探測透明物體。因此，在測量透明物體時(shí)，不得不先將物體臨時(shí)涂上漆，掃描后再費時(shí)費力地將其清除。具有反射或黑色表面的物體也有同樣的問(wèn)題。

而IOF研究人員開(kāi)發(fā)的新方法，不需要對透明物體進(jìn)行預處理，即可精確檢測其外形。該系統的核心是一個(gè)高能二氧化碳激光器，將高功率密度的激光束照射物體，激光能量會(huì )被測量對象吸收，并輻射出其中一部分。兩個(gè)熱像儀從不同角度分析這種熱信號，利用研究所自己開(kāi)發(fā)的軟件，從兩個(gè)視角的信息來(lái)計算空間圖像點(diǎn)，將它們組合在一起，最后形成測量對象的3D數據。

整個(gè)過(guò)程實(shí)際上是熱成像和三角測量的結合。IOF研究人員馬丁·蘭德曼強調：“隨著(zhù)從全表面熱模式到窄熱帶的變化，我們進(jìn)一步發(fā)展了該技術(shù)，能夠滿(mǎn)足工業(yè)用3D傳感器的要求?！蓖ㄟ^(guò)相應的光學(xué)器件，研究人員成功將激光的功率聚焦在非常小的表面上，為熱像儀提供了更快的必要對比度。在160毫米像場(chǎng)寬度時(shí)，生成的3D坐標精度能達到10微米以下。

目前，研究人員正致力于將該技術(shù)推向市場(chǎng)，并針對不同的應用場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化。由于測量過(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3℃，所以該方法也適用于敏感材料。結合測量場(chǎng)的大小以及分辨率和速度，這個(gè)被稱(chēng)為“熱紅外3D傳感器”（MWIR-3D）的系統適用于生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制或自動(dòng)化應用。研究人員認為，如果將分辨率降低到50微米以下，系統可以在1秒鐘內生成3D數據集，有望在機器人技術(shù)中得到應用。