快速高效地对物体进行3D成像的新技术进步

新系统能够表征物体的三维形貌，其速度和空间分辨率超过了当前识别和识别三维物体的技术系统的性能。

该系统是光学轮廓测量领域的一项新发展，该技术通常应用于各个业务领域的质量控制和零件检测，从3D打印组件到冠状动脉假体(支架)或表面缺陷或粗糙度的识别。

更准确、更快速地表征3D样品

光学轮廓测定法是一门利用光测量物体三维轮廓的学科。“在工业过程中的质量控制或科学规模上的微米和纳米结构测量等领域，这是一种至关重要的方法。通常，微米物体的轮廓是使用显微镜测量的，显微镜获得了一系列数百张物体不同高度和平面的图像，”布法罗大学应用物理系教授、纳米科学与纳米技术研究所(IN2UB)成员MartíDuocastella说道。

“这是一个涉及逐个平面扫描样本的过程，本质上是一个缓慢的过程。在这项新研究中，我们提出了一项基于大幅缩短图像采集采集时间的创新，”他补充道。

新系统能够在微米尺度上对相对较大的样品进行实时操作(每秒最多60个形貌)。

“当前的技术系统只能在非常薄的样本或大样本上实现这些速度，但空间分辨率较低，”杜奥卡斯特拉说。“我们的系统很可能会产生更重大的影响，因为它能够表征动态过程。因此，借助我们的技术，可以用3D来表征带有气体传感器的小型设备的快速运动，这直到现在都是不可能的。”

每秒扫描样本数千次

为了实施这项新技术，“我们的想法是智能地询问样本，类似于《名人录》游戏中的做法。到目前为止，通过询问每架飞机是否有信息来获取资料：‘样本是否在飞机上’1?，''它在平面2中吗?''在平面n中?'每个问题都涉及制作图像。相比之下，在我们的研究中，我们表明可以一起询问不同的平面：“样本在平面1和平面7之间吗?”结果是我们大大减少了图像数量：如果以前我们需要一百张图像，现在八张就足够了，”Duocastella说。

新技术需要快速扫描样品并同步不同持续时间的脉冲光。为了实现快速扫描，使用了普林斯顿大学Duocastella教授开发的超快液体透镜，每秒可以扫描数千次。为了实现同步，使用现场可编程门阵列(FPGA)生成信号以脉冲光并从相机捕获图像。

最困难的阶段之一是尝试实现高数据采集率。“在这种情况下，从样本接收到的信号较弱，需要更高的信号精度。但是，由于博士生NarcísVilar的工作，我们能够克服这些障碍并成功实施他的新方法技术，”Duocastella说。

该研究是工业博士项目的一部分，其开发部分基于欧洲研究委员会(ERC)项目，该项目由MartíDuocastella指导，并由BoschiGimpera基金会(FBG)管理。

该研究的主要思想是设计一种基于光图案投影的特定类型的光学轮廓仪。

“我们目前正在致力于在其他类型的轮廓仪中实施该技术，包括干涉、偏振或共焦显微镜。我们希望通过智能地询问样品，我们可以进一步改进当前的系统，以前所未有的精度和速度表征3D样品，”总结道团队。