3D-kuvantamista voidaan tehdä useilla eri tekniikoilla. Yleisimpiä käytössä olevia tekniikoita ovat lasertriangulaatio, stereokuvaus, strukturoitu valo sekä Time-of-Flight (ToF). Olemme koonneet alle lyhyen kuvauksen tekniikoiden toimintatavoista sekä niitä käyttävistä laitteista.


Lasertriangulaatio

Hyödyntää kameraa tai kamerakennoa ja siihen nähden eri kulmasta tulevaa lasersädettä pinnanmuotojen havainnoimiseksi. Vanhin ja yleisin tapa suorittaa lasertriangulaatiomittauksia on heijastaa yksittäinen viiva kappaleen päälle. Kameran kuvakenno rekisteröi lasersäteen, joka sijoittuu eri kohtaan kennoa kuvattavan kohdan syvyyden mukaan. Kuvattavan kohteen z-akselin suuntainen syvyystieto saadaan kalibroidussa järjestelmässä laskettua tästä erotuksesta.


Lasertriangulaatiossa joko kohteen tai lasersäteen on liikuttava, jotta kohde saadaan kokonaan skannattua. Tästä syystä tek-niikka soveltuukin erittäin hyvin mm. tuotantolinjalla tapahtuvaan tarkastamiseen. Jotta kuvattavan kohteen mittasuhteet säilyvät oikeina, tulee kuvantaminen tahdistaa kappaleen liikkeen kanssa.


Lasertriangulaatiota hyödynnetään SmartRayn ECCO 3D-kameroissa.



Stereokuvaus
Stereokuvauslaite koostuu kahdesta kamerasta, jotka on sijoitettu rinnakkain kuvaamaan samansuuntaisesti. Kameroiden kuva-alan päällekkäin menevällä alueella olevat kohteet näkyvät molemmissa kameroissa, mutta eri kohdalla kennoa. Koska kameroiden välinen etäisyys on tunnettu, pystytään mitattavan pisteen syvyys laskemaan pisteen sijainnin poikkeamasta kameroiden kennoilla. Stereokuvaustekniikan rajoitteena voidaan pitää sen etäisyyden mukaan heikkenevää tarkkuutta, sekä stereovastaavuuden ongelmaa, eli kykenemättömyyttä tunnistaa etsittävää pistettä molempien kameroiden kuvista.


Stereokuvauslaitteen voi rakentaa käyttämällä Baslerin matriisikameroita.



Strukturoitu valo
Strukturoidun valon kuvantamistekniikka hyödyntää kohteen pintaan projisoitavaa valokuviota pinnanmuotojen tunnistamiseen. Pinnalle heijastettavan valokuvion muoto vääristyy pinnanmuotojen vaihtelun mukaan, kuvio kuvataan kameralla ja saadusta kuvasta voidaan rakentaa pinnan 3D-malli. Heijastettavana kuviona voidaan käyttää monia erityyp-pisiä valokuvioita, yleisimmistä mainittakoon pistematriisi, ruudukko sekä viivoitus.


Strukturoitua valoa hyödynnetään Photoneon PhoXi 3D-kameroissa.



Time-of-Flight, ToF
ToF-kuvantamisen toimintaperiaatteena on lähettää infrapunavalopulsseja kameran kanssa samansuuntaisesta valolähteestä, ja mitata aika, joka infrapunasäteen lähettämisestä kuluu sen heijastumiseen takaisin kuvakennolle. ToF-kameratekniikan hyvinä puolina on tekniikan yksinkertaisuus verrattuna muihin 3D-kuvantamistekniikoihin, sekä mahdollisuus integroida infrapunavalolähde ja kuvakenno kompaktiin koteloon. ToF-kameralla voidaan saada kohteesta samanaikaisesti harmaasävyinen 2D-kuva sekä 3D-informaatio yhdellä kuvauksella.


Koska ToF-tekniikka perustuu ihmissilmälle näkymättömään infrapunavaloon, ei sen käyttäminen häiritse kuvantamisalueella oleskelevia ihmisiä. Tekniikan huonona puolena on bright field -tyyppisen valolähteen aiheuttama herkkyys heijastuksille kirkkaista pinnoista, sekä muiden mahdollisten infrapunasäteilylähteiden, kuten auringonvalon, aiheuttamat häiriöt.


ToF-tekniikkaa hyödynnettään Baslerin blaze ToF-kamerassa.