Quét 3D ánh sáng cấu trúc là gì? Nguyên lý hoạt động và ứng dụng

Công nghệ quét 3D ánh sáng cấu trúc là sự lựa chọn tuyệt vời trong việc chụp, ghi nhận các bề mặt cực phức tạp và tái hiện chúng thành những mô hình 3D với độ chi tiết và chính xác cao. Thay vì sử dunng những thiết bị truyền thống như thước, đồng hồ đo tay, thiết bị CMM di động để đo bề mặt thì giờ đây, với một chiếc máu quét 3D ánh sáng cấu trúc, người dùng có thể linh hoạt quét nhiều loại vật thể có kích thước và hình dạng khác nhau. Vậy quét 3D ánh sáng cấu trúc hoạt động như thế nào? Ưu, nhược điểm ra sao? Hãy cùng 3D Vạn Lộc tìm hiểu chi tiết qua bài viết dưới đây nhé!

Quét 3D ánh sáng cấu trúc là gì?

Quét 3D ánh sáng cấu trúc là một kỹ thuật quét 3D sử dụng ánh sáng cấu trúc để đo đạc và ghi lại sự biến dạng đó trên bề mặt vật thể để tái tạo hình dạng 3D của một vật thể. Kỹ thuật quét 3D ánh sáng cấu trúc cho phép tái tạo bề mặt chính xác bằng cách phân tích sự dịch chuyển và biến dạng của các mẫu ánh sáng được chiếu. 

Do độ phân giải cao, khả năng quét nhanh, công nghệ quét 3D ánh sáng cấu trúc có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. So với quét laser, máy quét ánh sáng cấu trúc cho phép thu thập dữ liệu tương đối nhanh trên các bề mặt vật thể lớn và giảm các mối lo ngại về an toàn liên quan đến việc sử dụng tia laser. Tuy nhiên, công nghệ quét 3D ánh sáng cấu trúc có thể bị ảnh hưởng bởi điều kiện ánh sáng xung quanh và đặc tính phản chiếu của vật thể.

Quét 3D ánh sáng cấu trúc sử dụng ánh sáng để đo lường và thu thập dữ liệu

Nguyên lý hoạt động của máy quét 3D ánh sáng cấu trúc

Máy quét 3D ánh sáng cấu trúc có cấu tạo bao gồm một máy chiếu và hai máy ảnh. Những chiếc máy này được trang bị một bộ cảm biến giúp nhận diện ánh sáng và ghi lại các vị trí và độ biến dạng của chúng.

Đầu tiên, một máy chiếu sẽ được sử dụng để chiếu các mẫu ánh sáng có cấu trúc (chẳng hạn như lưới hoặc đường sọc) lên vật thể. Các mẫu ánh sáng này có độ tương phản rõ ràng để dễ dàng phát hiện sự biến dạng khi chiếu lên bề mặt không phẳng của vật thể. Các đường sáng sẽ thay đổi do sự gồ ghề, độ cao thấp khác nhau của bề mặt.

Sau đó, máy ảnh sẽ chụp lại sự biến dạng của những đường ánh sáng đó dưới nhiều gốc độ. Do các vị trí góc nhìn khác nhau của các camera, dữ liệu từ các góc này sẽ giúp hệ thống phân tích được chiều sâu và hình dáng của bề mặt vật thể. Sau đó, tiến hành xử lý thành các mô hình 3D dưới dạng kỹ thuật số bằng thuật toán trong phần mềm chuyên dụng.

Nguyên lý hoạt động của thiết bị quét 3D ánh sáng cấu trúc

Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ quét 3D ánh sáng cấu trúc

1. Ưu điểm:

- Tốc độ quét nhanh: Thiết bị quét 3D ánh sáng cấu trúc có thể quét và chụp một diện tích lớn bề mặt của vật thể cùng lúc mà không cần quét từng điểm. Từ đó, giúp quá trình quét 3D diễn ra nhanh chóng và rút ngắn thời gian.

- Độ chính xác cao: Quét 3D ánh sáng cấu trúc có thể thu thập dữ liệu với độ phân giải cao (lên đến hàng triệu điểm đo 3D) và độ chính xác ca0 (dưới hàng nghìn inch) trong khoảng một giây.

- Không cần tiếp xúc: Quét 3D ánh sáng cấu trúc không cần phải tiếp xúc với bề mặt của vật thể, giúp bảo vệ và giữ nguyên các đặc điểm của các vật thể. Tránh trường hợp hư hại, hoặc dễ vỡ.

- Khả năng quét các bề mặt phức tạp: Quét ánh sáng cấu trúc có khả năng tái hiện chính xác hình dạng của các vật thể có bề mặt hoặc hình dáng phức tạp, nhiều chi tiết hoặc gồ ghề.

- An toàn cho người dùng: Ánh sáng được sử dụng không gây hại và an toàn cho con người khi làm việc trong thời gian dài. Chủ yếu là ánh sáng khả kiến (ánh sáng có bước sóng nằm trong vùng quang phổ có thể nhìn thấy được bằng mắt thường) hoặc ánh sáng hồng ngại yếu.

2. Nhược điểm

- Hạn chế đối với bề mặt trong suốt hoặc có tính phản chiếu: Các bề mặt có độ trong suốt cao hoặc có tính chất phản chiếu ảnh có thể làm ánh sáng bị khúc xạ hoặc phản xạ sai hướng, gây khó khăn cho quá trình quét và ảnh hưởng đến độ chính xác của dữ liệu quét.

- Đòi hỏi mức độ ánh sáng môi trường ổn định: Ánh sáng từ môi trường xung quanh cũng có tác động không nhỏ đến độ chính xác khi quét 3D ánh sáng cấu trúc. Vì ánh sáng bên ngoài quá mạnh sẽ gây nhiễu và làm biến dạng các mẫu ánh sáng cấu trúc.

- Giới hạn về kích thước vật thể: Đôi khí, đối với những vật thể có kích thước quá lớn, quét 3D ánh sáng cấu trúc khó có thể quét và thu thập dữ liệu hiệu quả trong một lần. Do đó, cần chia nhỏ quy trình quét thành nhiều phần và tốn nhiều thời gian và công sức ghép nối dữ liệu.

- Chi phí khá cao: Các máy quét 3D ánh sáng cấu trúc và phần mềm xử lý đi kèm thường có chi phí cao hơn các công nghệ quét khác như quét Laser hay quét ảnh lập thể.

Quét 3D ánh sáng cấu trúc được ứng dụng như thế nào?

Nhờ khả năng cung cấp dữ liệu 3D chính xác và nhanh chóng, công nghệ quét ánh sáng cấu trúc có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như sản xuất, bảo tồn di sản, và giải trí, mặc dù nó vẫn có một số giới hạn nhất định về điều kiện quét và loại bề mặt.

- Di sản văn hóa: Lưu giữa và tái hiện các hiện vật, di sản thông qua các bản quét 3D số hóa, giúp phục chế và bảo vệ các giá trị lịch sử lâu đời.

- Thiết kế và sản xuất: Quét 3D ánh sáng cấu trúc giúp tạo dựng mô hình kỹ thuật số cho các sản phẩm công nghiệp, linh kiệm máy móc, bộ phận thiết bị phức tạp để kiểm tra chất lượng và thiết kế ngược.

- Y tế và nha khoa: Quét 3D cơ thể người, bộ phận như răng hàm mặt, chân tay để tạo ra mô hình chính xác phục vụ cho phẫu thuật và thiết kế thiết bị nha khoa phù hợp với từng bệnh nhân.

- Thời trang và nghệ thuật: Thu thập dữ liệu thực tế và tạo mô hình 3D tùy chỉnh cho thiết kế trang sức, phụ kiện và quần áo hoặc các tác phẩm nghệ đáp ứng nhu cầu cá nhân hóa sản phẩm.

- Mô phỏng chân dung, tạo mẫu tượng: Vì độ an toàn cao cho người sử dụng, cho nên quét 3D ánh sáng cấu trúc thường được dùng để quét chân dung hoặc cơ thể người để mô phỏng thành dữ liệu 3D được ứng dụng trong tạo mẫu tượng.

3D Vạn Lộc - Cung cấp dịch vụ quét 3D chuyên nghiệp, tiện lợi

3D Vạn Lộc là đơn vị cung cấp dịch vụ quét 3D chuyên nghiệp giúp bạn dễ dàng có được các mô hình 3D chất lượng một cách tiết kiệm, tiện lợi và nhanh chóng. Với công nghệ quét 3D ánh sáng cấu trúc hiện đại, đội ngũ kỹ thuật viên lành nghề, chúng tôi luôn sẵn sàng phục vụ và tư vấn quý khách hàng những giải pháp quét 3D phù hợp với mức giá phải chăng, đảm bảo chất lượng tốt nhất.