ES2928667T3 - Escáner 3D que usa un haz estructurado de luz de sonda - Google Patents

Escáner 3D que usa un haz estructurado de luz de sonda Download PDF

Info

Publication number
ES2928667T3
ES2928667T3 ES17734037T ES17734037T ES2928667T3 ES 2928667 T3 ES2928667 T3 ES 2928667T3 ES 17734037 T ES17734037 T ES 17734037T ES 17734037 T ES17734037 T ES 17734037T ES 2928667 T3 ES2928667 T3 ES 2928667T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
unit
rotation
scanner
probe light
projector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES17734037T
Other languages
English (en)
Inventor
Rasmus Kjaer
Thomas Allin Højgaard
Herman Scherling
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3Shape AS
Original Assignee
3Shape AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 3Shape AS filed Critical 3Shape AS
Application granted granted Critical
Publication of ES2928667T3 publication Critical patent/ES2928667T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2513—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object with several lines being projected in more than one direction, e.g. grids, patterns
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C13/00—Dental prostheses; Making same
    • A61C13/0003—Making bridge-work, inlays, implants or the like
    • A61C13/0004—Computer-assisted sizing or machining of dental prostheses
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C19/00—Dental auxiliary appliances
    • A61C19/04—Measuring instruments specially adapted for dentistry
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C9/00—Impression cups, i.e. impression trays; Impression methods
    • A61C9/004—Means or methods for taking digitized impressions
    • A61C9/0046—Data acquisition means or methods
    • A61C9/0053—Optical means or methods, e.g. scanning the teeth by a laser or light beam
    • A61C9/006—Optical means or methods, e.g. scanning the teeth by a laser or light beam projecting one or more stripes or patterns on the teeth
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518—Projection by scanning of the object
    • G01B11/2527—Projection by scanning of the object with phase change by in-plane movement of the patern
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/60—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images involving reflecting prisms and mirrors only
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/00795—Reading arrangements
    • H04N1/00827—Arrangements for reading an image from an unusual original, e.g. 3-dimensional objects
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/04—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)

Abstract

Se describe un escáner 3D para registrar la topografía 3D de un objeto, comprendiendo el escáner 3D: - una unidad de proyector configurada para proyectar un haz estructurado de luz de sonda sobre el objeto; - una unidad de formación de imágenes dispuesta para adquirir imágenes 2D del objeto cuando el objeto es iluminado por el haz de luz de sonda estructurada; y - una unidad actuadora dispuesta para controlar la posición del haz de luz de sonda estructurada en el objeto mediante la rotación de una parte móvil de la unidad proyectora alrededor de un eje pivotante, comprendiendo la unidad actuadora un motor de rotación que comprende o está dispuesto para accionar una rueda, donde el la superficie de la rueda acoplada operativamente a la parte móvil de la unidad de proyector tiene una distancia radial desde el eje del motor de rotación que cambia con la rotación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Escáner 3D que usa un haz estructurado de luz de sonda
Campo técnico
La solicitud se refiere al escaneo tridimensional (3D) de un objeto para grabar una representación digital en 3D del objeto. En particular, la solicitud se refiere a un escáner 3D capaz de cambiar la posición del haz de luz de sonda en el objeto escaneado. Una de las aplicaciones se encuentra dentro del campo de la odontología, particularmente para escanear impresiones dentales o modelos dentales físicos en un escáner de escritorio.
Antecedentes
Los escáneres 3D que funcionan proyectando un haz de luz de sonda sobre el objeto escaneado, tal como el escáner de escritorio 3Shape D2000, son conocidos en la técnica. Tales escáneres 3D funcionan básicamente proyectando un haz, por ejemplo, un haz con un patrón regular de líneas blancas, sobre el objeto escaneado. Parte de la luz del haz proyectado se refleja en la superficie del objeto y es capturada por una o más cámaras de la unidad de formación de imágenes del escáner 3D para obtener imágenes en 2D de la luz de la sonda proyectada. Cuando, por ejemplo, se detectan líneas en un patrón de luz estructurado en la imagen en 2D, se puede utilizar una geometría de proyección bien establecida, tal como la triangulación, para derivar las coordenadas 3D de la superficie del objeto. El objeto y al menos parte del sistema óptico del escáner 3D se mueven luego con relación entre sí, por ejemplo, mediante una rotación del objeto y/o un movimiento lineal de la unidad de proyector y la unidad de formación de imágenes, y se adquieren nuevas imágenes en 2D de las que se derivan las coordenadas 3D para otras regiones del objeto.
Cuando un haz estructurado de luz de sonda se ubique en una posición sobre la superficie del objeto, los datos van a obtenerse sólo de las regiones de la superficie iluminadas por las partes más brillantes del haz estructurado de luz de sonda. Se pueden obtener entonces datos "entre líneas" moviendo el haz estructurado de luz de sonda sobre la muestra una distancia que es menor que el período del patrón de líneas. Mover el haz estructurado a través del objeto proporciona que se puedan obtener suficientes datos para reconstruir la superficie del objeto y expresarlo como una representación en 3D digital del objeto. Cuando los datos se obtienen sin "puntos oscuros" de toda la región escaneada se puede generar una representación en 3D digital precisa del objeto a partir de las imágenes en 2D obtenidas.
En algunos escáneres 3D de la técnica anterior se realiza a menudo un movimiento gradual del haz estructurado de luz de sonda a través del objeto al mover al menos parte del sistema óptico, incluyendo la fuente de luz, los sistemas de lentes y la unidad de formación de imágenes, con relación al objeto, utilizando costosas etapas de traslación de alta precisión.
El documento US2009231660A1 divulga un dispositivo de observación para observar un campo de flujo en un espacio de detección. El dispositivo de observación incluye una fuente de luz que genera un haz de luz, un dispositivo de desviación de luz que desvía el haz de luz, y un componente generador de láminas de luz que recibe el haz de luz desviado por el dispositivo de desviación de luz y que genera una lámina de luz en el espacio de detección correspondiente al haz de luz desviado.
El documento WO2015026847A1 divulga un dispositivo o aparato de impresión tridimensional (3D) que incluye un alojamiento, con una superficie giratoria contenida dentro del alojamiento que está configurada para girar en un plano substancialmente horizontal con respecto a la superficie inferior del alojamiento. El dispositivo de impresión 3D incluye adicionalmente una pista vertical en comunicación con la superficie giratoria, que guía la superficie giratoria cuando la superficie giratoria se mueve en una dirección perpendicular al plano substancialmente horizontal, un módulo de escaneo, que incluye una cámara y un láser, un cabezal de impresora, configurado para depositar una o más capas de material de impresión sobre la superficie giratoria, y un carro de impresora configurado para guiar el cabezal de impresión cuando el cabezal de impresión deposite las una o más capas de material de impresión.
El documento US2004201856A1 describe un sistema digitalizador láser que proporciona una imagen tridimensional visual de un objeto del mundo real tal como un elemento dental a través de una digitalización láser. El digitalizador láser captura una imagen del objeto escaneando múltiples porciones del objeto durante un período de exposición. Sumario
La invención se define por la reivindicación 1 y por las reivindicaciones dependientes de la misma.
Se divulga un escáner 3D para grabar una representación digital en 3D de un objeto, comprendiendo el escáner 3D, entre otras cosas:
- una unidad de proyector configurada para proyectar un haz de luz de sonda sobre el objeto;
- una unidad de formación de imágenes dispuesta para obtener imágenes en 2D del objeto cuando el objeto sea iluminado por el haz de luz de sonda; y
- una unidad de actuador dispuesta para controlar la posición del haz de luz de sonda en el objeto ajustando la orientación y/o la posición de una porción móvil del proyector.
La unidad de actuador ajusta la orientación y/o la posición de la porción móvil de la unidad de proyector, de tal manera que el haz de luz de sonda se mueva a través del objeto mientras que el propio bastidor del escáner se mantiene substancialmente inmóvil con respecto al objeto. Cuando el haz de luz de sonda se mueva a través del objeto se podrán obtener datos de toda el área escaneada de la superficie.
La orientación y/o la posición de la porción móvil se puede/n ajustar preferiblemente de manera gradual, proporcionando un cambio gradual en la posición del haz de luz de sonda que incide sobre el objeto escaneado. Esto permite que, durante el escaneo, el haz estructurado de luz de sonda se mueva con suavidad sobre la superficie del objeto, y que se obtengan datos de alta resolución a partir de secciones relativamente delgadas brillantes del patrón pertenecientes al patrón de luz de haz de sonda estructurado. Es decir, que el movimiento es suave, a escala de la estructura, en un haz estructurado de luz de sonda en el objeto escaneado, tal como cuando la estructura tiene un patrón con una variación periódica en una dirección a través del haz estructurado de luz de sonda, y cualquier ajuste gradual de la orientación y/o de la posición de la porción móvil se produce de tal manera que el cambio en la posición del patrón durante un paso es significativamente más pequeño que la variación periódica, tal como al menos 5 veces más pequeño, tal como al menos 10 veces más pequeño, tal como al menos 15 veces más pequeño, tal como al menos 20 veces más pequeño.
Durante el escaneo, el objeto y el escáner 3D están dispuestos de tal manera que el objeto se encuentra en el volumen de exploración del escáner 3D. En algunas realizaciones, el escáner es un escáner de escritorio. Tales escáneres 3D de escritorio tienen a menudo un soporte para el objeto que garantiza que el objeto se coloque correctamente con relación al volumen de exploración. Para un escáner 3D rápido, como el escáner 3D que se puede realizar usando los conceptos divulgados en la presente solicitud, el escaneo puede ser lo suficientemente rápido como para que el objeto se pueda sujetar con la mano durante el escaneo sin que la borrosidad inducida por la agitación haga que la representación en 3D digital grabada sea inexacta.
La representación en 3D digital del objeto se puede derivar de las imágenes en 2D obtenidas. El procesamiento de las imágenes en 2D se puede realizar mediante una unidad de procesamiento de datos del escáner 3D, en una unidad externa a la que se transfieren las imágenes en 2D obtenidas a partir del escáner 3D, o se puede realizar una parte del procesamiento en el escáner 3D y otra parte en una unidad externa. La unidad externa puede ser un ordenador personal o una unidad de procesamiento de datos dedicada que forme parte de un sistema de escáner que también comprende el escáner 3D. Es decir, que, en algunas realizaciones, el escáner 3D comprende o está conectado a una unidad de procesamiento de datos que comprende un medio legible por ordenador en el que se almacena un producto de programa informático configurado para generar una representación digital en 3D que expresa al menos la topografía en 3D del objeto en base a las imágenes en 2D obtenidas.
La porción móvil de la unidad de proyector puede contener una o más de las partes de la unidad de proyector, tal como todas las partes de la unidad de proyector.
La orientación se ajusta girando la porción móvil de la unidad de proyector alrededor de un eje de giro.
La unidad de proyector emite la luz de sonda a lo largo de un eje óptico definido por los componentes ópticos y su disposición relativa en la unidad de proyector. Cambiar la orientación de la porción móvil del proyector de la unidad con respecto al bastidor del escáner proporciona que se cambie el ángulo del eje óptico de la unidad de proyector con respecto al bastidor del escáner. La rotación de la porción móvil proporciona por ello que el haz de luz de sonda se mueva a través del objeto ubicado en el volumen de exploración del escáner. Es decir, que la unidad de actuador puede controlar la posición del haz de luz de sonda sobre el objeto girando la porción móvil de la unidad de proyector alrededor del eje de giro.
El ángulo del eje óptico de la unidad de proyector y la distancia al objeto dispuesto en el volumen de exploración determina la posición transversal del haz de luz de sonda sobre el objeto. Para una distancia fija, la traslación del haz a través del objeto está, de este modo, determinada por el cambio en el ángulo del eje óptico con respecto a la estructura.
En el contexto de la presente invención, la frase "posición transversal" se refiere a la posición del haz de luz de sonda en un plano substancialmente perpendicular al eje óptico del haz de luz de sonda sobre el objeto, mientras que un "plano transversal" es un plano substancialmente perpendicular al eje óptico del haz de luz de sonda sobre el objeto.
En algunas realizaciones, el eje de giro es substancialmente perpendicular al eje óptico de la unidad de proyector.
En algunas realizaciones, el eje de giro interseca el eje óptico de la unidad de proyector. Tener el eje de giro substancialmente perpendicular al eje óptico e intersecarlo proporciona la relación más simple entre la rotación de la porción móvil y el movimiento del haz de luz de sonda en el volumen de exploración del escáner 3D, es decir, en el objeto colocado en el volumen de exploración.
En algunas realizaciones, el haz de luz de sonda es un haz estructurado que comprende una estructura espacial en el plano transversal.
Cuando la estructura en el haz de luz de sonda es uniforme en una dirección perpendicular al eje óptico de la unidad de proyector, es decir, cuando la estructura no tiene características que cambien a lo largo de esta dirección, el eje de rotación es preferiblemente paralelo a esta dirección uniforme. Al menos el eje de giro no debería ser perpendicular a la dirección uniforme y al eje óptico, ya que tal diseño sólo movería el haz estructurado a lo largo de la dirección uniforme en lugar de a través del haz estructurado.
La unidad de actuador comprende un motor de rotación que comprende o está dispuesto para accionar una rueda, donde la superficie de la rueda, que está operativamente acoplada a la porción móvil de la unidad de proyector, tiene una distancia radial desde el eje del motor de rotación que cambia con la rotación.
Por ejemplo, la distancia desde la superficie exterior de la rueda que transfiere la fuerza hasta el centro de la rueda puede aumentar con la rotación en una fracción significativa de la circunferencia de la rueda.
En consecuencia, se divulga un escáner 3D para grabar una representación digital en 3D de un objeto, comprendiendo el escáner 3D, entre otras cosas:
- una unidad de proyector configurada para proyectar un haz de luz de sonda sobre el objeto;
- una unidad de formación de imágenes dispuesta para obtener imágenes en 2D del objeto cuando el objeto es iluminado por el haz de luz de sonda; y
- una unidad de actuador dispuesta para controlar la posición del haz de luz de sonda en el objeto mediante la rotación de una porción móvil de la unidad de proyector alrededor de un eje de giro, comprendiendo la unidad de actuador un motor de rotación que comprende o está dispuesto para accionar una rueda, donde la superficie de la rueda acoplada operativamente a la porción móvil de la unidad de proyector tiene una distancia radial desde el eje del motor de rotación que cambia con la rotación.
Controlar la orientación de la porción móvil de la unidad de proyector utilizando una rueda con una superficie que tiene una distancia radial dependiente del ángulo, es decir, cuando la superficie de la rueda no sigue un círculo, proporciona una solución de bajo coste para un control preciso de la posición del haz de luz de sonda en comparación con las soluciones de la técnica anterior.
En el contexto de la presente divulgación, la frase "la superficie de la rueda" se refiere a la superficie acoplada operativamente a la unidad de proyector.
Una ventaja de controlar la posición del haz de sonda en el objeto escaneado mediante la orientación de la unidad de proyector es que la posición del haz se puede cambiar de forma gradual y dinámica mientras se mantienen inmóviles el objeto y el bastidor del escáner. Un cambio gradual y realizado con suavidad en la posición y/o en la orientación de la porción móvil proporciona, por ejemplo, que el cambio en la posición del patrón entre dos imágenes en 2D obtenidas posteriormente pueda determinarse simplemente disponiendo temporalmente la obtención de las imágenes en 2D.
La unidad de actuador puede acoplarse operativamente directamente a la porción móvil de la unidad de proyector o indirectamente mediante uno o más componentes intermedios.
En algunas realizaciones, la unidad de actuador está dispuesta para acoplarse directamente con la porción móvil de la unidad de proyector. Esto se puede conseguir, por ejemplo, colocando la unidad de actuador junto a la porción móvil, de tal manera que se proporciona un diseño de escáner muy compacto.
En algunas realizaciones, el eje del motor de rotación es perpendicular al eje óptico de la unidad de proyector. Cuando el motor gira alrededor de un eje perpendicular al eje óptico, la superficie de la rueda se mueve a lo largo del eje óptico, por lo que la rotación de la porción móvil de la unidad de proyector proporciona una traslación del haz de luz de sonda sobre la superficie del objeto.
Cuando la distancia radial de la superficie aumenta mientras la rueda gira, el actuador proporciona un empuje a la porción móvil de la unidad de proyector, ya sea directamente o a través de componentes intermedios. El empuje proporciona la rotación de la porción móvil alrededor del eje de giro. Junto con un miembro de transferencia de fuerza alargado, ofrece un diseño simple y compacto que proporciona un movimiento muy preciso del haz de luz de sonda sobre el objeto.
La superficie de la rueda es lisa, es decir, sin dientes de engranaje. Esto proporciona un cambio suave y gradual en la rotación de la unidad de proyector, y, por consiguiente, de la posición del patrón de luz estructurada sobre el objeto. Además, evitar los dientes de engranaje tiene la ventaja de que la histéresis y la cantidad de flojedad al cambiar de dirección pueden mitigarse o evitarse por completo.
La superficie de la rueda se puede, por ejemplo, recubrir con un revestimiento de teflón para reducir la fricción. Una superficie de baja fricción tiene la ventaja de que se puede realizar una rotación suave y continua de la porción móvil de la unidad de proyector, de tal modo que el haz estructurado se puede mover continuamente sobre el objeto sin saltos repentinos debido a un movimiento de tipo palo y deslizamiento de entre la rueda y el componente al que se aplica.
En algunas realizaciones, la unidad de actuador comprende un elemento de baja fricción dispuesto en contacto con dicha superficie de rueda, donde el elemento de baja fricción está acoplado operativamente a la porción móvil de la unidad de proyector.
A continuación, la superficie de la rueda se acopla operativamente a la porción móvil de la unidad de proyector a través del elemento de baja fricción que, por ejemplo, proporciona un empuje a la porción móvil del proyector cuando aumenta el radio de la rueda.
El elemento de baja fricción se puede construir en diversas formas, según lo determine el experto en la técnica. Por ejemplo, el elemento de baja fricción puede ser una bola o un rodillo de baja fricción que también puede reducir el área de la superficie de contacto, y, de este modo, la fricción. Tales realizaciones pueden preferirse a un revestimiento de baja fricción para mitigar o evitar problemas relacionados con el desgaste del revestimiento.
En algunas realizaciones, la unidad de actuador comprende un pistón dispuesto para controlar la posición de la porción móvil del proyector, ya sea directamente o a través de un miembro de transferencia de fuerza.
En algunas realizaciones, la superficie de la rueda es excéntrica o tiene forma de espiral de Arquímedes.
En la rueda con forma de espiral de Arquímedes, la distancia radial de la superficie de transferencia de fuerza desde el centro de la rueda aumenta linealmente con el ángulo de rotación en la mayor parte de la circunferencia de la rueda. De este modo, el ángulo de rotación del motor se convierte en una rotación de la porción móvil que es directamente proporcional al ángulo de rotación del motor.
Esto resulta ventajoso, ya que proporciona una relación simple entre el ángulo del motor de rotación y la traslación del haz de sonda estructurado a través del objeto escaneado.
En algunas realizaciones, un miembro de transferencia de fuerza es parte de la porción móvil de la unidad de proyector o está unido a ella, y la unidad de actuador está dispuesta para aplicarse a un extremo distal del miembro de transferencia de fuerza.
El miembro de transferencia de fuerza está operativamente conectado a la unidad de actuador, lo que permite que la unidad de actuador controle la orientación de la porción móvil de la unidad de proyector con respecto a al bastidor y/o a la unidad de formación de imágenes del escáner 3D.
El miembro de transferencia de fuerza puede unirse a la unidad de proyector directamente o mediante partes intermedias que proporcionen una disposición relativa fija del miembro de transferencia de fuerza y la porción móvil de la unidad de proyector.
En algunas realizaciones, el miembro de transferencia de fuerza comprende un miembro alargado.
Tener un miembro de transferencia de fuerza alargado, dispuesto perpendicularmente al eje de giro, con el elemento alargado introduciendo una distancia entre el eje de giro y el punto donde la unidad de actuador se acopla con el miembro de transferencia de fuerza y, por consiguiente, se acopla operativamente a la porción móvil de la unidad de proyector, proporciona que la rotación de la porción móvil sea menor para un cambio dado en la unidad de actuador. Cuanto más largo sea el miembro de transferencia de fuerza alargado, más fácil será controlar la rotación de la unidad de proyector, y, por lo tanto, también el movimiento del haz estructurado de luz de sonda sobre la superficie del objeto.
En algunas realizaciones, la longitud del miembro alargado es de al menos 2 cm, tal como al menos de 3 cm, tal como al menos de 5 cm, tal como al menos de 8 cm, tal como al menos de 10 cm, tal como al menos de 15 cm. En algunas realizaciones, la relación entre la longitud y la dimensión de la sección transversal del miembro alargado es al menos de 2, tal como al menos de 3, tal como al menos de 5, tal como al menos de 10, tal como al menos de 20
El escáner 3D puede tener una unidad de control o estar conectado a una unidad de control, tal como un ordenador personal, donde la unidad de control tiene un medio legible por ordenador no transitorio codificado con un producto de programa informático.
Se puede realizar una calibración del escáner 3D para determinar la correlación precisa entre la desviación del haz de luz de sonda y el ángulo de rotación del motor de rotación. Tal correlación puede ser tenida en cuenta por el producto del programa informático, de tal manera que se pueda proporcionar una velocidad constante del movimiento del haz de luz de sonda en el objeto. La correlación entre el ángulo del motor de rotación y la posición del haz también se puede utilizar para establecer un vínculo con una imagen en 2D grabada usando la unidad de imágenes en un ángulo de rotación dado, de tal modo que se conozca la posición del haz de luz de sonda en el momento en que se grababa la imagen en 2D dada.
En algunas realizaciones, la unidad de proyector comprende una fuente de luz y una máscara dispuesta para introducir la estructura en el haz de luz de sonda.
En algunas realizaciones, la máscara tiene una geometría fija.
Una máscara con una geometría fija tiene la ventaja de que proporciona una solución de bajo coste con relación a, por ejemplo, soluciones de matrices de MEMS.
La máscara puede ser una máscara de transmisión que tenga, por ejemplo, regiones alternas de transmisividad más altas o más bajas, de manera que algunas regiones van a transmitir una fracción mayor de la luz entrante desde la fuente de luz formando por ello la estructura en el haz de luz de sonda. La máscara se puede realizar definiendo regiones de transmisividades más bajas en un substrato transparente, tal como en una placa de vidrio. Esto se puede realizar, por ejemplo, depositando un material reflectante o absorbente sobre una superficie de la placa que defina regiones de menor transmisión de tal manera que se defina la estructura en el haz de luz de sonda.
La máscara puede ser también una máscara reflectante en la que algunas regiones reflejen una mayor porción de la luz, de tal modo que se forme la estructura en el haz de luz reflejado por la máscara.
La máscara que tenga un patrón periódico de líneas paralelas que se extiendan en el plano de la máscara proporcionará una estructura substancialmente periódica en el haz de luz de sonda con una serie de líneas igualmente espaciadas. Alternativamente, la máscara puede definir un haz de una sola línea, un haz de patrón moteado o un punto de luz.
Cuando el haz estructurado de luz de sonda tiene un patrón, que es substancialmente uniforme en una dirección transversal y que varía en una segunda dirección transversal, tal como cuando el patrón incluye una serie de líneas que se extienden en un plano perpendicular al eje óptico del haz de luz de sonda, el haz estructurado se mueve preferiblemente en una dirección perpendicular a las líneas y al eje óptico de la unidad de proyector, es decir, que el patrón se mueve preferiblemente a lo largo de la segunda dirección. Por ello, se pueden obtener datos de toda la superficie y no sólo de la parte de la superficie del objeto iluminada por las líneas en un punto en el tiempo.
Para un haz de luz de sonda con una estructura periódica de líneas igualmente espaciadas, la relación entre los anchos de las regiones brillantes y el período del patrón de línea puede ser inferior a 0,25, tal como inferior a 0,2, tal como inferior a 0,1, tal como inferior a 0,05, tal como inferior a 0,02. Una relación más baja, es decir, una línea más delgada con relación al período del patrón proporciona una resolución espacial más alta del escaneo a costa de un tiempo de escaneo prolongado.
En algunas realizaciones, la estructura en el haz de luz de sonda es tal que en un plano substancialmente transversal al eje óptico de la unidad de proyector, la intensidad de la luz varía de acuerdo con un patrón de tablero de ajedrez con regiones alternas relativamente más brillantes y relativamente más oscuras, donde el patrón de tablero de ajedrez tiene preferiblemente una periodicidad que es substancialmente uniforme en una parte substancial del patrón.
En lugar de usar una fuente de luz y un elemento generador de patrones, la fuente de luz puede ella misma proporcionar luz con patrones, tal como cuando la fuente de luz comprende una matriz de emisores de luz, tal como un LED de matriz múltiple con una pluralidad de matrices de LED dispuestas en una matriz de LED, donde los emisores de luz están dispuestos de manera que la luz de los emisores defina el patrón de la luz de sonda.
Cuando el patrón comprende una serie de segmentos de patrón individuales, el método puede comprender la identificación de los segmentos de patrón individuales del patrón en cada una de las imágenes en 2D grabadas. En algunos ejemplos que no forman parte de la invención reivindicada, la unidad de actuador comprende una etapa de traslación dispuesta para controlar la posición de la máscara en un plano perpendicular al eje óptico de la unidad de proyector.
El patrón en el haz estructurado de luz de sonda sobre el objeto puede moverse entonces a través del objeto controlando la posición de la máscara usando la etapa de traslación. En comparación con un sistema en el que se mueven la unidad de formación de imágenes y la unidad de proyector al completo, esto resulta ventajoso, ya que se mueve una masa significativamente menor, lo que reduce los requisitos para la etapa de traslación.
En algunas realizaciones, la porción móvil comprende una o más capas de material transparente de fluidos que forman una lente de líquido que guía el haz, y la unidad de actuador está configurada para controlar la forma de la lente ajustando un campo eléctrico aplicado a la capa. Cuando se ajusta el campo eléctrico, al menos una de las capas de material transparente cambia de forma.
En algunas realizaciones, la lente de fluido tiene forma de cuña para una primera intensidad de campo eléctrico. Cuando tal lente en forma de cuña se coloca en la trayectoria del haz, el eje óptico del haz de luz de sonda cambia de dirección, donde el cambio de dirección depende del ángulo de la cuña. Cuando la intensidad del campo eléctrico cambia a un segundo valor, la lente fluida cambia de forma a una segunda forma que difiere de la forma de cuña de la primera intensidad del campo eléctrico. En consecuencia, al cambiar la intensidad del campo eléctrico del primer al segundo valor, la dirección del eje óptico después de la lente fluida cambia, y el patrón del haz estructurado de luz de sonda se mueve a través de la superficie del objeto.
En algunas realizaciones, la segunda forma de la lente de fluido es también de cuña, donde los ángulos de cuña en las intensidades de campo eléctrico primera y segunda tienen signos opuestos.
En algunas realizaciones, la segunda forma de la lente fluida es substancialmente plana.
En algunas realizaciones, la unidad de formación de imágenes se fija con respecto a la estructura.
Tener la unidad de formación de imágenes fijada al bastidor mientras el haz estructurado de luz de sonda se mueve a través del objeto escaneado proporciona la ventaja de que se puede evitar utilizar una cara etapa de traslación/un costoso eje lineal de alta precisión, que, de otro modo se usaría para movimientos precisos de la relativamente pesada unidad de formación de imágenes, y, de este modo, se puede realizar un escáner 3D de bajo coste.
En algunas realizaciones, el escáner 3D comprende un resorte de retorno dispuesto para aplicar una fuerza opuesta al miembro de transferencia de fuerza y a la unidad de actuador.
Esto proporciona la ventaja de un control mejorado de la rotación y/o del movimiento de la porción móvil de la unidad de proyector.
En algunas realizaciones, la unidad de proyector comprende un sistema de lentes para formar imágenes de la máscara sobre el objeto. El sistema de lentes está dispuesto para recibir al menos una porción del haz estructurado de luz de sonda y para formar una imagen del patrón del haz estructurado de luz de sonda sobre el objeto.
La fuente de luz, el elemento generador de patrones y el sistema de lentes pueden ser todos parte de la porción móvil de la unidad protectora.
En algunas realizaciones, la unidad de actuador comprende una unidad de motor o una unidad piezoeléctrica.
En algunas realizaciones, la porción móvil comprende al menos un componente del sistema de lentes. Cuando, por ejemplo, al trasladar o girar una lente de enfoque dispuesta en la trayectoria del haz, puede cambiar la posición del patrón de luz de la sonda en el objeto.
En algunas realizaciones, la unidad de actuador está configurada para cambiar periódicamente la orientación y/o la posición de la unidad de proyector de tal modo que se proporcione un movimiento periódico del patrón de haz de luz de sonda sobre el objeto.
La unidad de formación de imágenes comprende al menos un sensor de imagen, tal como dos o cuatro sensores de imagen, dispuestos en una disposición relativa fija. Los sensores de imagen pueden ser, por ejemplo, cámaras 2D a color o monocromáticas.
En algunas realizaciones, el escáner 3D comprende una superficie de soporte de objetos soportada por el bastidor. El escáner 3D puede comprender medios para controlar la orientación y la posición de la superficie de soporte del objeto con respecto a la unidad de formación de imágenes.
En algunas realizaciones, el escáner 3D comprende una unidad de control conectada a la unidad de actuador para controlar la traslación del haz estructurado de luz de sonda a través del objeto.
En algunas realizaciones, la fuente de luz es una fuente de luz multicromática, tal como una fuente de luz blanca. En algunas realizaciones, al menos uno de los sensores de imagen en la unidad de formación de imágenes es capaz de grabar imágenes en 2D en color del objeto. Esto permite una grabación de una representación en 3D digital del objeto que también expresa el color del objeto. El sensor de imagen en color puede ser un CCD con un filtro de color, tal como un filtro Bayer.
Breve descripción de los dibujos
Los objetos, características y ventajas anteriores y/o adicionales de la presente invención se aclararán adicionalmente mediante la siguiente descripción detallada ilustrativa y no limitante de las realizaciones de la presente invención, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 muestra un esquema de un escáner 3D de la técnica anterior.
Las figuras 2 y 3 muestran un esquema de una unidad de giro de proyector.
La figura 4 muestra un diseño de un escáner 3D que no forma parte de la invención reivindicada.
La figura 5 muestra un diseño de un escáner 3D que no forma parte de la invención reivindicada.
La figura 6 muestra cómo un motor de rotación con una rueda elíptica puede controlar la posición del haz estructurado de luz de sonda.
Descripción detallada
La invención se define por la reivindicación 1 y por las reivindicaciones dependientes de la misma.
En la siguiente descripción, se hace referencia a las figuras que se acompañan, que muestran, a modo de ilustración, cómo se puede poner en práctica la invención.
La figura 1 muestra un esquema de un escáner 3D 100 de la técnica anterior que utiliza un haz estructurado de luz de sonda para grabar una representación digital en 3D de un objeto.
Una unidad 101 de proyector proyecta un haz estructurado 102 de luz de sonda, de luz monocromática o multiespectral, tal como puntos láser, líneas de láser, tiras blancas o de colores, sobre el objeto 103. En la unidad de proyector, el haz de luz de sonda, de una fuente 104 de luz, viaja a través de una máscara 105 que introduce un patrón en el haz anterior y un sistema 106 de lentes forma imágenes del haz estructurado sobre el objeto.
Los haces 108 de luz de sonda reflejada son capturados por cámaras 109 en la unidad de formación de imágenes del escáner 3D, obteniendo imágenes en 2D del patrón reflejado en el objeto. La unidad de proyector y la unidad de formación de imágenes forman parte al menos del sistema óptico del escáner 3D. El patrón de luz se detecta en las imágenes en 2D obtenidas, y se utiliza una geometría de proyección bien establecida, tal como la triangulación o el estéreo, para derivar las coordenadas 3D de la superficie del objeto iluminada por las partes brillantes del patrón. Esto se hace para una secuencia de diferentes posiciones relativas del objeto y del sistema óptico del escáner 3D. Un movimiento lineal 111 de todo el sistema óptico, incluidas la unidad de proyector 101 y las cámaras 109, mueve el patrón a través del objeto, de manera que el escáner 3D puede derivar las coordenadas 3D para la superficie de una nueva parte del objeto. El movimiento lineal del sistema óptico lo proporciona a menudo un costoso eje lineal de alta precisión.
La figura 2 ilustra una realización basada en la rotación de una unidad de proyector.
La unidad 201 de proyector tiene una fuente 204 de luz que emite luz que viaja a través de una máscara 205 para producir un haz estructurado 202a, 202b de luz de sonda que se refleja en el objeto escaneado por un sistema 206 de lentes. La unidad de formación de imágenes tiene dos cámaras 209 que se fijan con relación al bastidor del escáner (bastidor no representado en la figura por simplicidad).
Un miembro 212 de transferencia de fuerza alargado está unido a la unidad 201 de proyector de tal manera que la unidad 213 de actuador pueda aplicarse a un extremo distal del miembro de transferencia de fuerza.
En la figura 2A, la unidad 213 de actuador está en un estado en el que el miembro 212 de transferencia de fuerza y la unidad 201 de proyector están dispuestos horizontalmente, de tal manera que la dirección de propagación del haz estructurado 202a de luz de sonda es vertical.
En la figura 2B, la unidad 213 de actuador desplaza el extremo distal del miembro 212 de transferencia de fuerza de tal manera que el miembro de transferencia de fuerza, y, por lo tanto, la unidad de proyector, giran alrededor de un eje 224 de giro. El eje de giro es substancialmente perpendicular, e interseca al eje óptico de la unidad de proyector. La dirección de propagación del haz estructurado 202b de luz de sonda se desvía entonces de la dirección 202a para la disposición anterior.
Cuando la unidad de actuador ajusta la orientación del miembro de transferencia de fuerza (con relación al bastidor del escáner 3D y a las cámaras 209), el haz estructurado de luz de sonda se mueve a través del objeto escaneado. El ángulo 215 entre las direcciones 202a y 202b de propagación, junto con la distancia al objeto, determina el movimiento del patrón de haz sobre la muestra.
La figura 3 muestra un diseño del escáner 3D con rotación de la unidad de proyector.
La unidad 301 de proyector tiene una fuente 304 de luz, una máscara 305 y un sistema 306 de lentes similar al que se muestra en la figura 2, que produce y forma imágenes de un haz estructurado de luz de sonda sobre el objeto escaneado 303. La unidad de imágenes tiene dos cámaras 309 que se fijan con relación al bastidor 317, 318 del escáner. Un miembro 312 de transferencia de fuerza alargado está dispuesto de tal manera que la unidad 320, 321, 322 de actuador del escáner se aplica al extremo distal del miembro de transferencia de fuerza mientras que el extremo proximal está unido a la porción móvil de la unidad de proyector. El miembro de transferencia de fuerza puede considerarse también parte de la porción móvil de la unidad de proyector. En el diseño ilustrado, la unidad de actuador se basa en un motor 320 de rotación que acciona una rueda 321 acoplada al miembro 312 de transferencia de fuerza mediante un miembro de baja fricción en forma de bola 322 de baja fricción. La superficie exterior de la rueda 321 que aplica fuerza al miembro 312 de transferencia de fuerza mediante la bola 322 tiene un diámetro exterior que varía con la orientación de la rueda. Cuando el motor de rotación gira la rueda alrededor del eje de rotación del motor, la posición vertical de la bola cambia. Cuando el radio de la rueda aumenta, la bola de baja fricción es empujada hacia arriba, y, con ella, el extremo distal del miembro 312 de transferencia de fuerza. Esto proporciona que la unidad 301 de proyector gire alrededor del eje 324 de giro, de tal manera que el patrón del haz estructurado de luz de sonda se mueva a través del objeto escaneado 303. Se dispone un resorte 326 de retorno para aplicar una fuerza opuesta al miembro de transferencia de fuerza y a la unidad de actuador, para mejorar el control de la rotación de la unidad 301 de proyector.
Cuando la rueda 321 adquiere la forma de una espiral de Arquímedes, la rotación del motor de rotación se convierte en un movimiento lineal del extremo distal del miembro 312 de transferencia de fuerza.
Dado que el ángulo de rotación del motor de rotación se puede controlar de manera dinámica y con suavidad, el patrón del haz estructurado de luz de sonda se puede mover de manera dinámica y con suavidad a través del objeto escaneado.
En una realización del escáner, la máscara tiene un patrón periódico con 33 períodos de líneas alternas transparentes de 7 mm de ancho y opacas de 185 mm de ancho.
La rotación de la porción móvil de la unidad de proyector permite que el haz estructurado de luz de sonda pueda barrer un objeto colocado en reposo con respecto al bastidor del escáner 3D.
La figura 4 muestra un diseño de un escáner 3D que no forma parte de la invención reivindicada.
La unidad de proyector tiene una fuente 404 de luz, una máscara 405 y un sistema 406 de lentes similar al que se muestra en la figura 2, que produce y forma imágenes de un haz estructurado de luz de sonda sobre el objeto escaneado. La unidad de formación de imágenes tiene dos cámaras 409 que están fijas con relación al bastidor del escáner (no representadas en la figura por simplicidad).
La unidad de proyector 401 tiene una lente 430 de líquido de guía de haz formada por una o más capas de material fluido transparente. La unidad de actuador tiene un dispositivo 431 capaz de controlar el campo eléctrico aplicado a la lente de fluido, de tal manera que la forma de la lente puede cambiar de una primera a una segunda forma, donde la primera y la segunda forma tienen forma de cuña, aunque con ángulos de cuña de diferentes signos. Al cambiar de la primera a la segunda forma, el haz estructurado de luz de sonda se mueve a través del objeto escaneado. El ángulo 415 entre las direcciones 402a, 402b de propagación del haz estructurado de luz de sonda, emitido desde la unidad 401 de proyector en las formas primera y segunda, determina el cambio en la posición sobre el objeto.
La figura 5 muestra un diseño de un escáner 3D que no forma parte de la invención reivindicada.
La unidad 501 de proyector tiene una fuente 504 de luz, una máscara 505 y un sistema 506 de lentes, similar al que se muestra en la figura 2, que produce y forma imágenes de un haz estructurado de luz de sonda sobre el objeto escaneado. La unidad de formación de imágenes tiene dos cámaras 509 que están fijas con relación al bastidor del escáner (no representada en la figura por simplicidad).
La máscara está dispuesta en una plataforma de traslación que controla la posición de la máscara en el plano perpendicular al eje óptico, de tal modo que el patrón se puede mover a través del objeto escaneado. Una unidad 535 de control controla la posición de la máscara en ese plano.
La figura 6 muestra una ilustración en corte transversal de cómo un motor de rotación con una rueda elíptica puede controlar la posición de un haz de luz de sonda en la superficie de un objeto escaneado.
La unidad 601 de proyector y el miembro 612 de transferencia de fuerza alargado son similares a los descritos con relación a la figura 3, estando el extremo proximal del miembro 612 de transferencia de fuerza unido a la unidad 601 de proyector, y estando el extremo distal dispuesto de tal manera que pueda aplicarse una bola 622 de baja fricción de la unidad de actuador. La unidad 601 de proyector y el miembro 612 de transferencia de fuerza giran alrededor de un eje 624 de giro, cuando cambia la posición vertical del extremo distal del miembro 612 de transferencia de fuerza. La unidad de actuador tiene un motor de rotación que acciona una rueda elíptica 621 en sentido contrario a las agujas del reloj alrededor de un eje 640 de rotación. La disposición de la rueda con respecto al proyector es ligeramente diferente en comparación con la figura 3, en donde el eje de rotación del motor era perpendicular al eje de giro. Ambas disposiciones proporcionan que la bola 622 pueda controlar la posición vertical del miembro 612 de transferencia de fuerza del extremo distal.
La superficie exterior de la rueda 621, que aplica fuerza al miembro 612 de transferencia de fuerza mediante la bola 622 de baja fricción, sigue una elipse, de tal manera que la posición vertical de la superficie, y, por consiguiente, la bola 622, varía con la orientación de la rueda.
En el ángulo de rotación ilustrado en la figura 6A, la rueda está dispuesta con su eje principal horizontal y el eje secundario apuntando hacia la bola de baja fricción. La distancia 641, que va desde el eje de rotación de la rueda hasta la parte de la superficie de la bola que se aplica en el extremo distal del miembro de transferencia de fuerza, adquiere, de este modo, su valor mínimo. En la configuración ilustrada, esto corresponde a tener la unidad de proyector emitiendo el haz 602a de luz de sondeo de estructuras a lo largo de una dirección vertical.
El motor de rotación gira luego la rueda 621 en sentido contrario a las agujas del reloj alrededor del eje 640 de rotación del motor, y el radio de la rueda en la bola de baja fricción aumenta, como se ilustra en la figura 6B. La bola 622 de baja fricción es empujada hacia arriba, y, con ella, también el extremo distal del miembro 612 de transferencia de fuerza. Esto proporciona que la unidad 601 de proyector gire alrededor del eje 624 de giro, de tal manera que el haz estructurado 602b de luz de sonda sale de la unidad 601 de proyector con un ligero ángulo con respecto a la dirección vertical del haz 602a de luz de sonda de cuando la rueda estaba dispuesta como se ve en la figura 6A. Por ello, el patrón del haz estructurado de luz de sonda se mueve sobre la superficie del objeto.
La figura 6C ilustra la situación en la que la rueda está dispuesta con el eje principal apuntando hacia la bola de baja fricción, de tal manera que la bola alcanza su posición vertical máxima, y que la distancia 641, desde el eje de rotación de la rueda hasta la parte de la superficie de la bola que se aplica al extremo distal del miembro de transferencia de fuerza, adquiere su valor máximo. Esto proporciona el desplazamiento máximo en la posición del haz en el objeto para la configuración y disposición dadas de los componentes del escáner 3D.
Dado que el ángulo del motor de rotación alrededor del eje 640 de rotación se puede controlar de forma continua y con suavidad, el patrón del haz estructurado de luz de sonda se puede mover de manera continua y con suavidad a través del objeto escaneado. Para la rueda elíptica, el patrón de luz de la sonda se mueve de manera continua y con suavidad hacia la posición inicial de la figura 6a, tanto si se continúa la rotación de la rueda en el sentido contrario a las agujas del reloj, de acuerdo con las figuras 6A a 6C, como si se invierte la rotación.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de escáner que comprende un escáner 3D para grabar una representación digital en 3D de un objeto (303), comprendiendo el sistema de escáner:
- una unidad (201, 301, 601) de proyector que comprende una porción móvil y que está configurada para proyectar un haz estructurado (202a, 202b) de luz de sonda que comprende un patrón sobre el objeto (303) colocado en un volumen de exploración, comprendiendo, el objeto, una impresión dental o un modelo dental físico;
- una unidad (209, 309) de formación de imágenes dispuesta para obtener imágenes en 2D del objeto (303) cuando el objeto es iluminado por el haz estructurado (202a, 202b) de luz de sonda;
- una unidad (213, 320, 321, 322) de actuador dispuesta para controlar la posición del haz estructurado (202a, 202b) de luz de sonda en el objeto (303) al girar la porción móvil de la unidad (201, 301, 601) de proyector alrededor de un eje (224, 324, 624) de giro, comprendiendo, la unidad de actuador, un motor (320) de rotación que comprende o está dispuesto para accionar una rueda (321, 621), donde la superficie de la rueda no tiene dientes de engranaje y está acoplada operativamente a la porción móvil de la unidad (201, 301, 601) de proyector y tiene una distancia radial (641), desde un eje (640) de rotación de la rueda (321, 621), que está configurada para cambiar con la rotación; y - una unidad de procesamiento de datos configurada para generar la representación en 3D digital que expresa al menos la topografía en 3D del objeto (303) en base a las imágenes en 2D obtenidas.
2. El sistema de escáner de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el eje (224, 324, 624) de giro es substancialmente perpendicular y está dispuesto para intersecar al eje óptico de la unidad (201, 301, 601) de proyector.
3. El sistema de escáner de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que la unidad (213, 320, 321, 322) de actuador comprende un elemento dispuesto en contacto con dicha superficie de rueda, en el que
el elemento está acoplado operativamente a la porción móvil de la unidad (201, 301, 601) de proyector; y el elemento comprende una bola (322, 622) o un rodillo, o
un revestimiento sobre la superficie de la rueda, estando el revestimiento configurado para reducir la fricción.
4. El sistema de escáner de acuerdo con la reivindicación 1, 2 o 3, en el que la unidad (213, 320, 321, 322) de actuador está dispuesta para aplicarse directamente a la porción móvil de la unidad (201, 301, 601) de proyector o indirectamente mediante uno o más componentes intermedios.
5. El sistema de escáner de acuerdo con la reivindicación 1, 2, 3 ó 4, en el que un miembro (212, 312, 612) de transferencia de fuerza es parte o está unido a la porción móvil de la unidad (201, 301, 601) de proyector, y en el que la unidad (213, 320, 321, 322) de actuador está dispuesta para aplicarse a un extremo distal del miembro (212, 312, 612) de transferencia de fuerza.
6. El sistema de escáner de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicha superficie de rueda es excéntrica o está formada de acuerdo con la espiral de Arquímedes.
7. El sistema de escáner de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicha superficie de rueda es lisa.
8. El sistema de escáner de acuerdo con la reivindicación 5 o con una cualquiera o más de las reivindicaciones Z [s/c.] 6 a 7 cuando dependen al menos de la reivindicación 5, en el que el miembro (212, 312, 612) de transferencia de fuerza comprende un miembro alargado.
9. El sistema de escáner de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la longitud del miembro alargado (212, 312, 612) es de al menos 2 cm, tal como de al menos 3 cm, tal como de al menos 5 cm, tal como de al menos 8 cm, tal como de al menos 10 cm, tal como de al menos 15 cm.
10. El sistema de escáner de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el eje (640) del motor (320) de rotación es perpendicular al eje óptico de la unidad (201, 301, 601) de proyector.
11. El sistema de escáner de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la unidad (201, 301, 601) de proyector comprende una fuente (204, 304) de luz y una máscara (205, 305) dispuestas para introducir la estructura en el haz de luz de sonda, donde la máscara (205, 305) tiene una geometría fija.
12. El sistema de escáner de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones 1 a 11, en el que la unidad (209, 309) de formación de imágenes está fija con respecto a un bastidor.
13. El sistema de escáner de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente un resorte (326) de retorno dispuesto para aplicar una fuerza opuesta al miembro (212, 312, 612) de transferencia de fuerza y a la unidad (213, 320, 321, 322) de actuador.
14. El sistema de escáner de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el patrón comprende o bien una estructura periódica de líneas igualmente espaciadas, o bien un patrón de tablero de ajedrez.
ES17734037T 2016-06-24 2017-06-23 Escáner 3D que usa un haz estructurado de luz de sonda Active ES2928667T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201670455 2016-06-24
PCT/EP2017/065553 WO2017220786A1 (en) 2016-06-24 2017-06-23 3d scanner using a structured beam of probe light

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2928667T3 true ES2928667T3 (es) 2022-11-21

Family

ID=60783366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES17734037T Active ES2928667T3 (es) 2016-06-24 2017-06-23 Escáner 3D que usa un haz estructurado de luz de sonda

Country Status (9)

Country Link
US (2) US11650045B2 (es)
EP (1) EP3475651B1 (es)
JP (1) JP7063825B2 (es)
KR (1) KR102446855B1 (es)
CN (1) CN109642789A (es)
BR (1) BR112018076410A2 (es)
DK (1) DK3475651T3 (es)
ES (1) ES2928667T3 (es)
WO (1) WO2017220786A1 (es)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7124424B2 (ja) * 2018-05-02 2022-08-24 オムロン株式会社 ３次元形状計測システム及び計測時間設定方法
CN112972028B (zh) * 2019-12-16 2022-07-22 苏州佳世达光电有限公司 用具插置机构及应用其的电子装置
WO2023212243A1 (en) * 2022-04-29 2023-11-02 Brigham Young University High throughput, thermo-reflectance microscopy to measure thermal transport at the microscopic scale

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3200364B2 (ja) * 1996-05-30 2001-08-20 矢崎総業株式会社 電気自動車の電池残存容量測定装置
JP4904617B2 (ja) 2000-09-11 2012-03-28 コニカミノルタホールディングス株式会社 画像形成装置
CA2369710C (en) * 2002-01-30 2006-09-19 Anup Basu Method and apparatus for high resolution 3d scanning of objects having voids
JP2006514739A (ja) * 2002-12-31 2006-05-11 ディースリーディー，エル．ピー． 歯科用レーザデジタイザシステム
DE10344922B4 (de) 2003-09-25 2008-06-26 Siemens Audiologische Technik Gmbh Rundum-Scanner
US7609875B2 (en) * 2005-05-27 2009-10-27 Orametrix, Inc. Scanner system and method for mapping surface of three-dimensional object
US7813591B2 (en) * 2006-01-20 2010-10-12 3M Innovative Properties Company Visual feedback of 3D scan parameters
KR20080103097A (ko) 2006-03-03 2008-11-26 유니버시티 라발 공간적으로 변조된 전기장 발생 및 액정을 이용한 전기-광학적 튜닝을 위한 방법 및 장치
ATE487111T1 (de) 2007-10-18 2010-11-15 Nectar Imaging S R L Vorrichtung zur tomografischen erfassung von objekten
TWI369481B (en) * 2008-02-21 2012-08-01 Nat Applied Res Laboratories Three-dimensions fluid field scanning device and a method thereof
KR101530930B1 (ko) 2008-08-19 2015-06-24 삼성전자주식회사 패턴투영장치, 이를 구비한 3차원 이미지 형성장치, 및 이에 사용되는 초점 가변 액체렌즈
US20100268069A1 (en) 2009-04-16 2010-10-21 Rongguang Liang Dental surface imaging using polarized fringe projection
JP5654583B2 (ja) * 2009-06-17 2015-01-14 ３シェイプ アー／エス 焦点操作装置
ES2970406T3 (es) 2010-03-30 2024-05-28 3Shape As Escaneo de cavidades con accesibilidad restringida
US8579443B2 (en) 2010-06-30 2013-11-12 Microvision, Inc. Scanned beam display having a redirected exit cone using a diffraction grating
CN102008282B (zh) 2010-10-29 2012-08-08 深圳大学 数字印模口内扫描仪及口腔内表面形貌图像实时重建系统
US9686532B2 (en) 2011-04-15 2017-06-20 Faro Technologies, Inc. System and method of acquiring three-dimensional coordinates using multiple coordinate measurement devices
GB2507021A (en) * 2011-07-14 2014-04-16 Faro Tech Inc Scanner with phase and pitch adjustment
US8570629B2 (en) 2011-09-23 2013-10-29 Steve Spears Reciprocating laser scanning device
JP5642114B2 (ja) 2012-06-11 2014-12-17 株式会社モリタ製作所 歯科用光計測装置及び歯科用光計測診断器具
JP6177777B2 (ja) * 2012-07-19 2017-08-09 国立研究開発法人国立長寿医療研究センター 歯垢、歯肉及び歯槽骨の計測表示方法及び計測表示装置
WO2014084131A1 (ja) * 2012-11-29 2014-06-05 株式会社ニコン 形状測定装置、構造物製造システム、ステージ装置、形状測定方法、構造物製造方法、プログラム、及び記録媒体
DE102013203312B4 (de) * 2013-02-27 2016-04-21 Sirona Dental Systems Gmbh Extraoraler Dentalscanner
CN105190232A (zh) * 2013-03-15 2015-12-23 法罗技术股份有限公司 三维坐标扫描器和操作方法
US9041914B2 (en) * 2013-03-15 2015-05-26 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional coordinate scanner and method of operation
US20160185047A1 (en) * 2013-08-19 2016-06-30 Aio Robotics, Inc. Four-in-one three-dimensional copy machine
DE102014102049B4 (de) * 2014-02-18 2016-03-24 Sick Ag Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich
TWM492012U (zh) 2014-08-19 2014-12-11 國立臺灣科技大學 三維掃描列印複合裝置
DE102015209404B4 (de) * 2015-05-22 2018-05-03 Sirona Dental Systems Gmbh Verfahren und Kamera zur dreidimensionalen Vermessung eines dentalen Objekts
US11484282B2 (en) * 2015-12-08 2022-11-01 Carestream Dental Technology Topco Limited 3-D scanner calibration with active display target device
US20170280970A1 (en) * 2016-03-31 2017-10-05 Covidien Lp Thoracic endoscope for surface scanning

Also Published As

Publication number Publication date
DK3475651T3 (da) 2022-10-31
US11650045B2 (en) 2023-05-16
KR20190020804A (ko) 2019-03-04
EP3475651A1 (en) 2019-05-01
BR112018076410A2 (pt) 2019-04-09
CN109642789A (zh) 2019-04-16
KR102446855B1 (ko) 2022-09-22
US20190162528A1 (en) 2019-05-30
US20230243645A1 (en) 2023-08-03
JP7063825B2 (ja) 2022-05-09
WO2017220786A1 (en) 2017-12-28
EP3475651B1 (en) 2022-08-10
JP2019519783A (ja) 2019-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2928667T3 (es) Escáner 3D que usa un haz estructurado de luz de sonda
EP2404222B1 (en) Rotor optics imaging method and system with variable dose during sweep
TW389831B (en) Systim for taking displacement measurements
US10218955B2 (en) Motion blur compensation
US9019576B2 (en) Scanning apparatus with patterned probe light
KR20180006451A (ko) 치아 객체의 3차원 측정을 위한 카메라 및 방법
JP4322837B2 (ja) 露光装置の校正方法及び露光方法並びに露光装置
US9146096B2 (en) Form measuring apparatus, structure manufacturing system, scanning apparatus, method for measuring form, method for manufacturing structure, and non-transitory computer readable medium storing program for measuring form
JP5013507B2 (ja) 反射像を用いた触覚センサ
US10463243B2 (en) Structured light generation for intraoral 3D camera using 1D MEMS scanning
US20170156826A1 (en) Three-dimensional oral cavity scan device using piezoelectric element based pattern module and variable focus lens
TWI389112B (zh) 影像記錄裝置及影像記錄方法
KR20080089304A (ko) 기준 위치 측정 장치 및 방법, 및 패턴 형성 장치
JP2007316640A (ja) レーザ斑点を減少させる光変調器及び光変調器モジュール
ES2243722T3 (es) Litografo y microscopio con mascar4a de disparo unidimensional y procedimiento para la fabricacion de hologramas digitales de un medio de almacenamiento.
ES2879613T3 (es) Escáner lineal de imágenes y método de escaneo de imágenes
ES2885700T3 (es) Dispositivo y procedimiento para la detección óptica de la forma de objetos en movimiento
JP2023041912A (ja) 光学装置、計測装置、ロボット、電子機器、移動体、および造形装置
US10252414B2 (en) Robot and printer including a telecentric optical system between an imaging element and a mark of an encoder
CN111487765B (zh) 束扫描引擎和具有多个束扫描仪的显示系统
JP2019519783A5 (es)
KR20220124260A (ko) 나노임프린트 마이크로렌즈 어레이 및 그의 제조방법
JP2005294373A (ja) マルチビーム露光装置
US7239435B2 (en) High-speed, high resolution, wide-format Cartesian scanning systems
JP2006214915A (ja) 光ビーム評価装置