近日，德国弗劳恩霍夫应用光学与精密机械研究所（IOF）成功开发出一种利用激光和热辐射进行3D扫描的新方法，可以精确测量透明物体的形状。
3D扫描可以将物体的三维信息转换成计算机直接处理的数字信号，为物理物体的数字化提供了方便快捷的手段。到目前为止，大多数非接触式3D扫描仪都是将激光（点、线或阵列）投射到物体表面，然后根据物体的反射光确定位置信息。然而，光学3D 传感器通常无法准确检测透明物体。因此，在测量透明物体时，必须先对物体进行临时涂漆，扫描后再将其去除，费时费力。具有反光或黑色表面的物体也有同样的问题。
IOF研究人员开发的新方法无需预处理即可准确检测透明物体的形状。该系统的核心是高能二氧化碳激光器，将高功率密度激光束照射到物体上。激光能量会被测量物体吸收并辐射出一部分。两台热像仪从不同角度分析这种热信号，利用研究所开发的软件根据两个视角的信息计算空间图像点，将它们组合在一起，最终形成被测物体的3D数据。
整个过程实际上是热成像和三角测量的结合。 IOF研究员Martin Landmann强调：随着从全表面热模式到狭窄热带地区的变化，我们进一步开发了该技术，使其能够满足工业用途3D传感器的要求。使用适当的光学器件，研究人员成功地将激光功率聚焦在非常小的表面上，从而更快地为热像仪提供必要的对比度。当像场宽度为160毫米时，生成的3D坐标的精度可以达到小于10微米。
目前，研究人员正致力于将该技术推向市场，并针对不同的应用场景进行优化。由于测量过程中的热能非常低，加热和未加热表面之间的温差通常小于3C，因此该方法也适用于敏感材料。该系统被称为热红外3D 传感器(MWIR-3D)，将测量范围的大小与分辨率和速度相结合，适用于生产过程中的质量控制或自动化应用。研究人员认为，如果分辨率降低到50微米以下，系统可以在1秒内生成3D数据集，有望应用于机器人领域。
