Neue 3D-Scan-Technik mit Wasser liefert genauere Ergebnisse als laser-basierte Verfahren

Eine internationale Forschergruppe hat eine 3D-Scan-Methode entwickelt, bei der das Objekt in Wasser getaucht wird um eine exakte volumetrische Formen-Darstellung zu erhalten. Dieses Verfahren entwickelt anhand des archimedischen Prinzips soll präzisere Ergebnisse als laser-basierte 3D-Scan-Methoden liefern.

Dabei taucht ein Roboterarm ein Objekt auf einer Achse in verschiedenen Winkeln in Wasser. Anhand der Volumsverdrängung jedes Tauchbads werden Sequenzen kombiniert um eine volumetrische Darstellung der Objektform zu erhalten.

“Hauptmerkmal unserer Methode ist, dass Flüssigkeitsverdrängung als Formsensor eingesetzt wird,” erklärt Professor Andrei Scharf vom Institut für Computerwissenschaften der Ben-Gurion University of the Negev. “Im Gegensatz zu optischen Sensoren, ist die Flüssigkeit nicht an eine Sichtlinie gebunden. Sie durchdringt Hohlräume und versteckte Abschnitte des Objekts und kann auch bei transparenten und glänzenden Materialien eingesetzt werden. Somit werden alle visuellen und optischen Einschränkungen konventioneller Scan-Geräte umgangen .”

Die Methode basiert auf dem archimedischen Prinzip der Flüssigkeitsverdrängung – das Volumen der verdrängten Flüssigkeit ist gleich dem Volumen des eingetauchten Objekts. Dies schafft die Grundlage für die innovative Lösung zur Erfassung von Daten um ein 3D-Modell zu erstellen.

Das Forscherteam verwendete eine Reihe von Objekten mit komplexer Geometrie um die neue Technik zu demonstrieren, darunter eine Elefantenskulptur und die DNA-Doppelhelix. Die daraus resultierenden Ergebnisse waren beinahe so akkurat wie das Original.

Die neue Technik ist auch ähnlich der Computertomographie, ein bildgebendes Verfahren in der Radiologie bei der optische Systeme eingesetzt werden. Jedoch sind diese Geräte sperrig, teuer und können nur in sicherer und darauf angepasster Umgebung verwendet werden.

“Unser Ansatz ist sowohl sicher als auch kostengünstig und somit eine ansprechendere Alternative für das Generieren von kompletten Formen bei niedrigen Rechenkosten durch den Einsatz innovativer Methoden zur Datenerhebung,” fügt Scharf hinzu.

Die Publikation “Dip Transform for 3D Shape Reconstruction” wird erstmals auf der SIGGRAPH 2017, die vom 30. Juli bis zum 3. August in Los Angeles stattfindet, präsentiert.