» Ana Sayfa » ArGe » Teknik Yazılar

3B Optik Taramanın Genel Prensibi

 

 

3B Optik Taramanın Genel Prensibi

 

Optik Üçgenleme ( Optical Triangulation)

 

 

Fotoğraf, en genis anlami ile 3 boyutlu dunyayi 2 boyutlu resimlere cevirme islemidir. Ne yazik ki bu donusum islemini tamamiyle yapmak olasi değildir. Derinlik gibi bazi bilgilerin kaybolmasi soz konusudur. 3 boyutlu tarama islemi yukaridaki donusum isleminin tersi olarak dusunebilir. 2 boyutlu fotograflar yardimi ile 3 boyutlu goruntu elde edilmesi islemidir. Fotograflama isleminde bazi bilgilerin kaybolmasindan oturu 3 boyutlu goruntu olusturmak icin 1’den fazla cekim yapmak gereklidir. Bu sekilde daha fazla bilgi edinilerek islem daha iyi hale getirilir. 3D optik taramada kullanilan hem fotogrametri hem de topogrametri metodlari, 3 boyutlu cisimlerin 2 boyutlu fotograflarinin cekilmesi ve bu fotograflarin bilgisayar ortaminda tekrar 3 boyutlu hale dondurulmesi islemini gerceklestirir.

3 boyutlu topogrometrik olcum 3. boyutta goruntu islemede fotogrametri ve stereometri kadar iyi bir yontemdir. Tüm teknikler optik ucgenleme (optical triangulation) prensibini temel alir. Kelime anlami belli sayida noktanin konumunu kesin olarak tespit edebilmek icin, bu noktalari tepe olarak kabul ederek bir alani ucgenlere bolme islemi olan “triangulation” tum 3 boyutlu olcme/tarama tekniklerinin kullanildigi yontemdir. Cok cesitli uygulama alanlari olan ucgenleme prensibi haritaciliktan GPS ile konum belirlemeye kadar pek cok alanda kullanilmaktadir. Bu prensiple, matematiksel olarak uzayda kesisen dogrularin yardimi ile noktanin bulundugu yer hassas olarak elde edilir.

3D taramada, cisim, bir veya daha fazla kamera ile 2 boyutta taranir. Sonra 3 boyutlu koordinat sistemine aktarilir. Bilgisayar yardimi ile cismin referanslari veya yuzeylerinin ve formlarinin nokta bulutu seklinde olcumlendirilmesi mumkundur. Optik olcum (metrology) aktif ve pasif metodlar olmak uzere farklilik gosterir.

Aktif Metodlar

· Optik Ucgenleme (Optical Triangulation) (1D)

· Isik kesiti (Light Section) (2D)

· Fringe izdusumu (Fringe Projection) Teknikleri (3D)

Optik Ucgenleme (Optical Triangulation): Bir lazer pointer ve optik dedektor ucgensel bir yapida duzenlenir, sonuc olarak ucgensel dayanak noktasi olarak adlandirilan, uzerine lazerle isik dusurulen noktanin uzakligi dedektor tarafindan belirlenir. (Sekil 1.a)

Isik kesiti (Light Section) Teknikleri: Isik kesiti teknigi, optik ucgenlemenin gelistirilmis halidir. Bu teknikte cismin uzerine dusurulen bir cizgi ve optik dedektor yardimi ile cismin 3 boyutlu profili duzlemde elde edilir. (Sekil 1.b)

Fringe Izdusumu (Fringe Projection) Teknikleri: Fringe izdusumu teknigi isik kesiti tekniginin en gelismis halidir. Bu yontemde isik kesitleri cismin yuzeyine dusurulerek ve bir ya da daha fazla kamera yardimi ile bilgisayar ortamina aktarilarak 3 boyutlu yuzey bilgisi elde edilir. (Sekil 1.c)

 

Teknik 1a
 
Teknik 1b
Şekil 1a
 
Şekil 1b
 
Şekil 1c
 

 

 

Pasif Metodlar

· Stereometri (3D)

· Fotogrametri (3D) Stereometri: Olcumu yapilacak olan cismin yuzeyi uzerine herhangi bir isik kesiti (fringe) dusurulmez. Bunun yerine cismin 3 boyutlu yuzeyi, iki kameradan alinan ust uste binen goruntulerden hesaplanarak elde edilir. (Sekil 2.a)

Fotogrametri: Bu yontemde taranan obje bir kamera ile farkli acilardan goruntulenip uzerindeki indexmark’lar yardimi ile bilgisayar ortaminda 3 boyutlu nokta bulutu halinde elde edilir. (Sekil 2.b)

Şekil 2a
 
Şekil 2b
 
Şekil 2a İki Kamera ile stereografi Şekil 2b Bir Kamera ile farklı yönlerden fotogrametri
 

 

3 boyutlu optik olcum tekniklerinde topogrometrik metodun yapili aydinlatma teknigi esnekligi ve guvenirligi bakimindan goze carpmaktadir. Topogrometrik 3D sistemi guclu bir isik kaynagi ile cismin uzerine farkli dokusal ozellikleri olan fringe’ler dusurur. Cismin yuzeyi uzerinde bu kodlanmis yapili isiklar, cismin seklinin karakteristik ozellikleri dogrultusunda deformasyona ugrar. Yuksek cozunurlukteki kamera sistemi ile bu deformasyon bilgileri alinir. Bu kamera sistemi projeksiyon sistemi ile ozel bir aci yapacak sekilde yonlendirilmistir. 

Bu aciya ucgenleme (triangulation) acisi denir. Cismin uzerine dusurulen fringe’lerin deformasyon bilgileri analiz edilerek 1 milyona kadar noktanin 3D koordinatlari birkac saniye icerisinde elde edilmis olur. (Sekil 3.a,b)

 

3a
 
3b
 

Şekil 3a - Üçgenleme açısındaki kamera ve projektor

ile sensor düzeneği

Şekil 3b - Cismin yüzeyinde deformasyona uğrayan

izdüşürülmüş fringe'ler

 

 

 

Referanslar:

  1. Breuckmann GmbH Industrial Image Processing and Automation (Help Documents),
  2. Mayıs 2005 2. Gorur B. V., Akdogan A. N., Yurci M.E., “Optik Olcme Yontemlerinin Sac ve Plastik Parcalarin Imalatindaki Sayisallastirma, Tersine Muhendislik ve Muayene Prosesleri Yonunden Sagladigi Yararlar”, www.turkcadcam.net, Nisan 2005
  3. Dereli T., Baykasoglu A., “Tersine Muhendislik”, www.turkcadcam.net, Nisan 2005
  4. http://www.geodetic.com/Whatis.htm http://www.optical-metrology-centre.com/tech_briefs_optical_triangulation.htm


 

 

Defne Mühendislik Tasarım, Ürün Geliştirme ve İmalat San. Tic. Ltd. Şti.

Adres: Mimar Sinan Mah. YEDPA Ticaret Mrk. E Caddesi, No 31 - 32 Ataşehir, İstanbul

Tel: 216 - 471 0751 / Faks: 216 - 471 0752

e-Posta : dfn@defnee.com

İletişim

Paylaş :
Tasarım : Ambiyans