Negli ultimi decenni, uno dei maggiori progressi nella tecnologia di produzione è stato lo sviluppo e l'affermazione delle tecniche di scansione 3D. Trovare il modo di mappare accuratamente oggetti 3D complessi è stato a lungo un santo graal per molti scienziati e ingegneri, ma sembrava impossibile prima dello sviluppo di una sofisticata tecnologia di telecamere e di hardware per l'elaborazione informatica.
Oggi, anche gli hobbisti del fai-da-te possono creare sistemi di scansione 3D amatoriali utilizzando hardware di consumo di base come l'Xbox Kinect, mentre i settori della microfabbrica e della medicina sono stati trasformati da configurazioni di livello professionale.
In particolare in odontoiatria, la scansione a luce strutturata è oggi uno strumento prezioso per la produzione di impianti dentali e di altri dispositivi ortodontici e consente ai medici professionisti di scansionare le dimensioni precise di qualsiasi struttura presente nella bocca dei loro pazienti.
La storia della scansione a luce strutturata
Gli elementi costitutivi della scansione a luce strutturata esistono da millenni: i matematici egiziani e babilonesi hanno iniziato a usare la triangolazione per calcolare le dimensioni fisiche più di 5.000 anni fa. Ma solo alla fine del XIX secolo lo sviluppo delle prime fotocamere avanzate ha gettato le basi per la moderna scansione a luce strutturata.
Solo alla fine del XIX secolo lo sviluppo delle prime fotocamere avanzate ha gettato le basi per la moderna scansione a luce strutturata.
La consapevolezza cruciale per gli scienziati è stata che le fotocamere rappresentano più di semplici immagini. Al contrario, raccolgono e visualizzano i dati visivi stessi. Mentre i ricercatori sperimentavano le possibilità offerte dalla nuova tecnologia delle fotocamere, hanno dovuto attendere la rivoluzione del silicio che ha investito l'industria dei computer negli anni '70 per iniziare a sviluppare vere e proprie tecniche di scansione 3D.
Oggi la scansione a luce strutturata è uno strumento incredibilmente versatile per la ricerca e la produzione.
I primi scanner a luce strutturata erano rozzi, costosi e difficili da usare. Per questo motivo sono rimasti relegati alle applicazioni industriali. Tuttavia, con il rapido miglioramento della tecnologia delle telecamere e dei computer, le tecniche si sono rapidamente evolute e alla fine degli anni '90 hanno iniziato a produrre moderne apparecchiature di scansione strutturata.
Oggi la scansione a luce strutturata è uno strumento incredibilmente versatile per la ricerca e la produzione ed è stata utilizzata in tutti i settori, dallo sviluppo di veicoli spaziali della NASA all'analisi dettagliata di manufatti antichi e, naturalmente, all'odontoiatria.
Come funziona la scansione a luce strutturata
La funzione di base di uno scanner a luce strutturata è semplice: si proietta un modello di luce strutturata su un oggetto, quindi lo si filma con almeno una telecamera (di solito due) per catturare i modi in cui l'oggetto deforma il modello di luce. Triangolando più immagini della scansione, è possibile calcolare le dimensioni dell'oggetto in tutta la sua complessità.
La maggior parte degli scanner utilizza uno schema di strisce alternate, simile alle ombre proiettate dalla luce del sole attraverso le veneziane. Grazie a strisce finemente calibrate e a telecamere precise, è possibile misurare le dimensioni di dettagli molto piccoli, persino le minime variazioni della superficie di un dente o di un'orifizio.
Elaborando i dati risultanti in un software di scansione, è possibile creare un'immagine 3D digitalizzata dell'oggetto scansionato, che può essere utilizzata per progettare protesi dentali o per mappare con precisione le dimensioni del punto di destinazione scansionato.
La scansione a luce strutturata viene spesso utilizzata come alternativa alla scansione laser 3D, a causa della tendenza del laser a essere facilmente disturbato da superfici riflettenti, da qualsiasi forma di trasparenza e persino dai complessi schemi di interferenza della luce laser stessa.
La luce blu proiettata da sofisticati LED è diventata il nuovo standard.
In passato, luce bianca per la scansione a luce strutturata, ma oggi la luce luce blu proiettata da sofisticati LED è diventata il nuovo standard, grazie alla sua maggiore precisione e alla sua maggiore resistenza a forze di disturbo come i riflessi o persino la leggera trasparenza della carne viva.
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