3D光學檢測技術 如何兼顧環保與經濟？｜專家論點【郭啟全】
政府為了驅動下世代產業成長以及加速產業轉型升級，鼓勵提出創新綠色製程與相關技術。因此，明志科技大學研究團隊提出一個兼具環境保護與經濟效益之3D光學檢測技術，我們也建立了不噴塗二氧化鈦混合物的3D光學檢測之經驗技術資料庫，此經驗技術資料庫不但符合聯合國永續發展目標SDGS 12 (目標12: 責任消費與生產)，並且具備產業利用性與工業實用價值。
量測3D物件(object)尺寸有諸多種方法，運用2D量測方法很難精準與快速量測3D物件之尺寸。因此，三次元量測方法因應而生，3D量測方法是透過投射結構光(structured light)於量測物件表面，進而運算出量測物件之尺寸，3D掃描系統可以精準與快速地量測3D物件尺寸。隨著現今工件產品之外形越來越複雜，3D光學檢測技術之需求隨之增加。3D光學檢測技術是透過光柵投影設備與兩個工業級的電荷耦合器件(Charge-coupled Device, CCD)照相機(camera)、測頭、鏡頭以及一個旋轉台(turn table)所組成，其工作原理是藉由光柵(grating)投影特別圖案(particular pattern)於量測物件表面上，並加以粗細變化與位移，配合電荷耦合器照相機擷取數位影像，再透過數學運算處理，即可以得知量測物件3D外形輪廓資料。
過去的方法在量測物件於進行3D掃描前必須噴塗二氧化鈦粉末與酒精之混合物，主要的目的為降低量測物件之反射光和降低測頭所投射結構光之破壞率，以增加掃描資料之完整性。但是噴塗二氧化鈦混合物之缺點涵蓋：(a)當量測物件之尺寸越大，噴塗二氧化鈦混合物之時間將越長，前置作業之成本相對增加；(b)當量測物件具有諸多細微孔縫時，後處理噴塗二氧化鈦混合物之時間變得冗長以及(c)後處理噴塗二氧化鈦混合物有可能會破壞量測物件。而且有一些客戶要求量測物件不要進噴塗二氧化鈦混合物，直接進行掃描。不噴塗二氧化鈦混合物之優點涵蓋：(a)不會破壞量測物件、(b)可以節省3D掃描系統前之前置作業時間、(c)不須處理噴塗二氧化鈦之後處理時間以及(d)節省成本。
因此我們的方法改進上述的缺點，並具有下列的亮點，(a)不會破壞量測物件、(b)可以節省3D掃描系統前之前置作業時間(lead time)、(c)不須處理噴塗二氧化鈦和之後的處理時間以及(d)節省量測成本。此研究成果也已經發表於國際期刊polymers。
誌謝
本研究感謝明志科技大學教育部高等教育深耕計畫之【PBL專案計畫】，使研究得以順利完成，在此致上最高的謝意。
參考文獻
- F. Remondino, S. El-Hakim, Image-based 3D modelling: a review, Photogramm. Rec. 21 (115) (2006) 269–291
- David Hruboš, Tomáš Koutecký, David Paloušek,”An experimental study for determination of an application method and TiO2 powder to ensure the thinnest matte coating layer for 3D optical scanning,” Measurement, Volume 136, 2019, Pages 42-49.
本文作者：
郭啟全（明志科技大學 機械工程系 教授兼系主任、智慧醫療研究中心 教授）
何宗諺（明志科技大學 機械工程系 專題生）
李啟憲（馬路科技顧問股份有限公司 經理）
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