構造化されたライト3Dスキャンとは何ですか？

Amidst the continuous emergence of innovative technologies, the demand for presenting real-world objects in 3D is on the rise, particularly in the realms of マシンビジョン および3D視覚化、正確で適応的な3Dキャプチャ機能が不可欠になっています。

3Dスキャンは、オブジェクトの表面および物理的寸法を抽出し、その後デジタル形式で表現する方法として機能します。このデータは、x、y、z座標を介してオブジェクトの外面を描写し、ポイント雲の形で収集されます。 3Dスキャンデータの-深さ分析により、スキャンされたオブジェクトの表面積、体積、形状、輪郭、機能サイズなど、重要な情報を決定できます。

3D測定を実行するために、オブジェクトの表面の各ポイントまでの距離を測定するためにプローブが使用されます。理論的には、このプローブは触覚（物理的な接触）プローブの形をとることができます。ただし、多数のアプリケーションが非接触測定を必要とすることを考えると、光学技術は、関心のあるオブジェクトを検出するために光のみに依存することにより、実行可能なソリューションを提供します。

構造化された光とは何ですか？

3Dスキャンで光学的方法として使用される構造化された光は、特定のシーケンスで測定中の一連の綿密に設計された光パターンをオブジェクトに投影することにより機能します。このプロセス中、プロジェクターから既知の距離に配置されたカメラは、照らされたオブジェクトの一連の画像を同時にキャプチャします。

キャプチャされた画像は、キャリブレーションに使用される平らな基準表面に関連してスキャンされる表面形状に基づいて歪みを受けます。幾何学的三角測量の原理を活用すると、スキャンされたオブジェクトの表面の各ポイントのXYZ座標を計算できます。結果のポイントクラウドデータを使用して、スキャンされたオブジェクトの表面の詳細な3Dモデルを構築します。

構造化されたライトスキャンは、単一の光源を採用して、複数のラインをオブジェクトに投影します。オブジェクトは、1つ以上のカメラで同時に追跡されます。これはレーザースキャナーとは異なり、個々のレーザーポイントを放出してオブジェクトに順番に発射します。構造化された光3Dスキャンの基本は何十年も存在してきましたが、初期のモデルは、初歩的な性質、かさばら、高コスト、ユーザビリティの課題によってしばしば特徴付けられていました。

しかし、1990年代後半までに、コンピューターとカメラのテクノロジーの進歩により、小規模な研究イニシアチブ、商業企業、カジュアルユーザーに適した構造化されたライト3Dスキャンがより実用的で適しています。このテクノロジーの進化は、スキャンの精度を高めるだけでなく、ユーザーの機器の親しみやすさを向上させるため、多様な分野で広く適用可能な構造化されたライト3Dスキャンテクノロジーの新しい可能性を解き放ちます。

構造化されたライト3Dスキャンはどのように機能しますか？

構造化されたライト3Dスキャンの機能は、光学技術を利用して一連の均一に強いビームを投影し、測定中のオブジェクトを連続的に照らします。単一のビームは、異なる特徴の深さをキャプチャできないため、オブジェクトの3Dスキャンには不十分であることがわかります。この制限に対処するために、構造化された光スキャンは、交互の光勾配ストライプを含む投影を含む複雑なキャリブレーションパターンを採用しています。この設計により、カメラは観測されたパターン内のさまざまな深さ値を区別できるため、より正確な3Dモデルの作成が促進されます。

2つの方法は、これらのフリンジパターンを生成します。2つのレーザービームフロントの交差点、またはデジタル空間光変調器を通過する単一の光源の使用です。どちらの方法でも、定期的なおよび均一な間隔の光ストリークが得られます。ほとんどの構造化された光スキャンは伝統的に白色光を利用していますが、青色光の採用は、その優れた精度と反射と透明性の影響を緩和する能力のために標準になっています。

The generation of 3Dモデル 構造化されたライトスキャンを介して、3Dスキャンプラットフォームの機能に統合されることが多い洗練された位相アンラッピングアルゴリズムが必要です。結果の品質は、結果として得られるモデルの精度に極めて重要です。光学解像度は、光の波長によって制約されるストライプ幅と光学品質に依存しています。位相- Shiftメソッドは、わずかにシフトしたフリンジの複数のショットをキャプチャすることにより、解像度を強化します。現在- Day光ストライプパターンプロフィロメトリーは、1ミクロンまたはストライプ幅の約1/10を超える光の波長までの詳細な解像度をサポートします。水平方向の精度の観点から、補間により、信頼できる高さの解像度と精度が1/50ピクセルまで減少します。

構造化されたライト3Dスキャンの利点と課題

構造化されたライト3Dスキャンは、さまざまな利点で際立っており、さまざまな分野で世界中のユーザーにとって好ましいテクノロジーとして位置付けられています。構造化された光スキャンの重要な強みと、多様なアプリケーションにおけるその重要な影響を掘り下げましょう。

非接触測定

Structured light scanning excels in capturing a wide array of objects comprehensively. In contrast to contact measurement methods like 測定機を調整します （CMM）またはターゲットの写真測量測定は、しばしばユニークなアーティファクト、博物館のピース、または高-価値のコレクションに対して非現実的ではありません。これにより、損傷のリスクが減り、デリケートなシナリオで価値のある選択肢になります。

高-スピードスキャン

卓越した速度で有名な構造化されたライト3Dスキャナーは、従来の写真測量、CMMマシン、または手動測定ツールを上回ります。わずか1〜2時間でタスクを完了すると、これらのスキャナーは、特に動的および時間-敏感な環境で、作業効率を大幅に向上させます。

優れた精度

構造化された光により、高-精密3Dスキャンが保証されます。キャリパーや定規などの従来の測定方法を超えて、すべての角度からオブジェクト全体またはシーンをキャプチャし、包括的なデータを提供します。これは、複雑なオブジェクトを測定するために特に重要であり、表面上の離散点と線形拡張機能をキャプチャするだけの制限を上回ります。

絶対的な安全

Structured Lightには、ヘルスケアにおける長年の安全な実績があります。広範なテストと医療承認は、病院、学校、企業を含むさまざまな環境での安全性を確認しています。視力損傷の潜在的なリスクをもたらす特定のレーザースキャナーとは異なり、スキャンに放射線を使用すると、構造化されたライトスキャナーは無害で効果的な代替品を提供します。

ただし、構造化されたライト3Dスキャンは、シャドウオブジェクトや複数の光源を持つ領域などの環境要因に対する感度など、課題に遭遇します。さらに、透明性または反射材料で課題に直面する可能性があり、結果として得られるモデルの詳細の喪失につながる可能性があります。これらの課題に対処するには、正確で信頼できるスキャン結果を確実にするために、専門的な取り扱いと修復が必要です。

構造化されたライト3Dスキャン：多様な産業全体の汎用アプリケーション

構造化されたライト3Dスキャンテクノロジーの広範なアプリケーションは、従来の分野を超えて拡張され、適応性と汎用性が示されています。

オブジェクトのリバースエンジニアリング

Structured light 3D scanning plays a pivotal role in リバースエンジニアリング、実際のオブジェクトをデジタルモデルに変換します。これは、製造におけるコンピューター-支援設計（CAD）データ生成にとって特に重要であり、製品の設計と開発プロセスを大幅に促進します。

文化的および歴史的アーティファクトの記録

Structured light scanning finds increasing significance in 文化的遺物保護 そして、文化遺産の保存。高い-精密スキャンにより、文化的アーティファクトの複雑な詳細を正確に記録することができ、復元、研究、デジタル保存の取り組みをサポートします。

拡張現実ゲームの動きと環境のキャプチャ

ゲーム開発は、構造化されたライト3Dスキャンを活用して、プレーヤーの動きと環境をキャプチャし、拡張現実ゲーム体験のリアリズムと没入感を高めます。

ファッション小売の身体測定

Within the fashion industry, structured light scanning facilitates accurate 身体測定。これにより、顧客は体の形に最適な衣服を見つけるのに役立ち、全体的なショッピング体験を向上させます。

自動車産業

自動車セクターでは、構造化されたライト3Dスキャンは、プロトタイピング、設計、品質管理に広く使用されています。製造業者は部品とアセンブリをスキャンして、厳格な仕様を満たし、正確に合わせるようにします。この技術は、特に元のCADデータが利用できない場合、またはアフターマーケット製品に変更が必要な場合、リバースエンジニアリングコンポーネントには重要です。

構造化された光技術が進化し続けるにつれて、そのアプリケーションは拡大する準備ができており、より興味深く革新的な可能性を解き放ちます。将来、構造化されたライト3Dスキャンは、さまざまな業界で標準的なツールになると予想されており、さらに幅広いユーザーに実用的なデジタルソリューションを提供します。

構造化されたライト3Dスキャンとレーザー3Dスキャン

構造化されたライト3Dスキャンは、多様なアプリケーションにわたってその敏感さを証明しており、精度、速度、安全性を提供しますが、3Dデジタル化のドメインにあるもう1つの技術的な驚異はレーザースキャンです。レーザー3Dスキャン、またはレーザー三角測量は、異なるアプローチを提示し、レーザーテクノロジーの力を活用して、物理的な世界を比類のないディテールでキャプチャします。

パターン化された光の投影に依存する構造化されたライトスキャンとは異なり、レーザースキャンは、単一のレーザーポイントとオブジェクトの表面との相互作用に焦点を当てています。この方法は、精度、解像度、または速度が最重要である特定のアプリケーションに合わせて調整された、独自の利点と課題のセットを提供します。

レーザー3Dスキャンの利点

高精度と解像度：レーザー3Dスキャナーは、Scantechなどの高精度と解像度で有名です KSCAN - MAGIC HANDHELD 3Dスキャナー、オブジェクトの最も細かい詳細をキャプチャすることができます。これにより、細心の詳細と精度を必要とするアプリケーションに最適です。

材料互換性の汎用性： レーザースキャナーは、構造化された光スキャナーと比較して、異なる表面タイプと色に対する感度が低いことを示します。それらは、メタリック、暗い、または光沢のある表面を効率的にスキャンすることができ、構造化された光スキャナーに課題をもたらす可能性があります。

さまざまな照明条件で堅牢です：レーザースキャナーは、周囲の照明条件の影響を受けにくく、屋内であろうと屋外であろうと、多様な環境で一貫した性能を可能にします。

長い-範囲スキャン機能: Certain laser scanners, like トラックスカン-シャープ3Dシステム、長いレンジスキャン用に設計されており、遠くから大きな構造や環境を正確にキャプチャできます。これは、建設、建築、および大規模な産業用途で特に有益です。

構造化されたライト3Dスキャンは、デジタルソリューションの新しい時代を解き放ちます

構造化されたライト3Dスキャンテクノロジーは、オブジェクトやシーンをキャプチャするための迅速でユーザー-フレンドリーで正確で非常に効果的な方法として生まれます。医療、製造、および文化遺産の分野にわたる広範なアプリケーションは、デジタルソリューションとしての不可欠な役割を強調しています。学校、大学、および産業の数が増えているため、3Dスキャン技術が統合されているため、構造化されたライト3Dスキャンの将来が有望であるように見え、多様な産業の進歩を促進しています。この技術は、多くのセクターの景観を形作る態勢を整えており、その成長と革新に貢献しています。