Nový způsob snímání 3D objektů používá starý dobrý Archimédův zákon

  • Vědci vyvinuli nový systém snímání a rekonstrukce trojrozměrných objektů
  • Technologie využívá Archimédův zákon o vztlaku kapalin vůči objemu ponořeného objektu
  • Systém dosahuje vysoké přesnosti a poradí si i tam, kde laserové snímání nelze použít

Vědci z univerzity Ben Gurionova v Negevu představili novou techniku snímání trojrozměrných předmětů, která využívá Archimédova zákona o kapalinách. Z ponořeného objektu dokáže systém díky zvýšené hladině rekonstruovat trojrozměrný charakter celého objektu, přičemž lze velmi jednoduše škálovat přesnost a nasnímat i skrytá zákoutí objektů, které není možné naskenovat pomocí tradičních laserových systémů.

Podle dávných příběhů, když se Archimédés jednou koupal v kádi s vodou a přemýšlel, jak vyřešit problém s odhalením falešného zlata v královské koruně, všiml toho, že objem vytlačené vody se rovná objemu ponořeného objektu. A tehdy zvolal své slavné „Heuréká!“.

I když dosud nebyl tento příběh potvrzen (i s tím, že poté pobíhal nahý po syrakuských ulicích, kde tehdy bydlel), jedno je jisté. Archimédés položil základy hydrostatiky, které používáme dodnes. A jak je vidět na novém systému skenování, hodí se i pro pokročilé technologie.

Stačí ponořit a měřit

Vědci v rámci konstrukce zařízení používají robotickou ruku, se kterou se ve výpočetních modelech počítá a která drží konkrétní objekt. Může jít jak o jednoduché objekty bez vnitřních prostor – viz třeba ukázková soška slona, ale i složitější struktury.

Právě u nich je největší potenciál použití tohoto systému. Zatímco zmíněného slona poměrně snadno naskenujete pomocí laserových systémů, se složitějšími předměty už budete mít problém, protože jste vždy omezení tím, kam laserový paprsek dosáhne pod daným úhlem. Laserový systém také nelze použít například u lesklých či průhledných předmětů.

Vyvinutý inovativní systém využívá Archimédova zákona, který popisuje, že objem vytlačené kapaliny se rovná objemu ponořeného tělesa. Pokud byste ale například zmíněnou sošku ponořili do kapaliny celou rovnou, kromě jednoho čísla v podobě objemu předmětu byste nic moc nezjistili.

Technologii tak funguje na bázi postupného ponořování do kapaliny a získávání objemu vrstev, když se při každém kroku měří právě objem vytlačené kapaliny.

Zvýšení přesnosti a tvorba 3D struktury

Při tomto postupu lze sice pochopitelně získat pouze poměrně nepřesný dvourozměrný obraz daného objektu, ale získání trojrozměrného modelu je relativně snadné – stačí objekt ponořit i v jiných úhlech.

S pomocí matematiky a správných algoritmů pro odstranění šumu lze pak z naměřených dat zrekonstruovat trojrozměrnou strukturu objektu. Přesnost modelu je úzce spojená s tím, kolik kroků se použije při ponoření (v tomto případě po 2 mm), tedy zjednodušeně rozlišení snímání a také pod kolika úhly je dané měření prováděno.

Jak je možné vidět na ukázkových modelech, poměrně vysoké přesnosti rekonstrukce lze dosáhnout při použití jednoho tisíce „virtuálních“ ponoření (přesnost se zvýšila dobře zvolenými úhly a algoritmy) daného objektu při různých úhlech. S vyšším rozlišením ale také stoupá nutnost mít přesné měřící přístroje (použitý snímač dokázal rozlišit 0,1 mm rozdílu výšky hladiny) a také přichází problém s rychlostí snímání – hladina vody se musí uklidnit.

Vědci tak už přemýšlí nad tím, že by tento problém bylo možné vyřešit kontinuálním ponořováním s tím, že by se počítalo s měřením poměru zvyšování výšky hladiny a rychlosti ponoru. Rozhodně je zajímavé vidět to, že i hodně staré zákony mají co říct i v moderním světě.

Oficiální materiál k výzkumu si můžete stáhnout ve formě PDF

Diskuze (13) Další článek: Plovoucí město by se mohlo stát světovým centrem „neregulovaného“ vědeckého výzkumu

Témata článku: Technologie, Věda, Výzkum, 3D, Zákon, Laserový systém, Trojrozměrný objekt, Vysoké rozlišení, Nová technika, Archimedes, Přesnost, Použitý snímač, Nový, Objekt, Laserový paprsek, Celý objekt, Trojrozměrný model, IRC, Trojrozměrná struktura, Moderní svět, Inovativní systém, Nový systém, Snímání, Vysoká přesnost, PDF


Určitě si přečtěte

Musk pošle lidi na oblet Měsíce. Japonský podnikatel Maezawa vezme na cestu až osm umělců

Musk pošle lidi na oblet Měsíce. Japonský podnikatel Maezawa vezme na cestu až osm umělců

** SpaceX chce nejdříve v roce 2023 vyslat lidi na oblet Měsíce ** Hlavním pasažérem bude japonský podnikatel Jusaku Maezawa, který vezme na cestu až 8 umělců ** Pětidenní cesta proběhne v chystané lodi BFS

Petr Kubala | 14

Pojďme programovat elektroniku: Když už vás ten chumel součástek prostě nebaví

Pojďme programovat elektroniku: Když už vás ten chumel součástek prostě nebaví

** Levné cetky z Asie stojí dolar ** Postavíte s nimi skoro vše od teploměru po spínač zavlažování ** Má to ale jeden háček. Bude to ošklivé a povětšinou nekvalitní

Jakub Čížek | 22

Dell XPS 13: Když vás ostatní doženou až za tři roky

Dell XPS 13: Když vás ostatní doženou až za tři roky

** XPS 13 nastartoval trend notebooků bez rámečků ** Letošní model kompletně přechází na USB-C ** Navzdory malému tělu se řadí výkon ke špičce

Tomáš Holčík | 34

Externí SSD se může hodit. Je rychlé, malé zvenku, velké uvnitř a cena už se snese

Externí SSD se může hodit. Je rychlé, malé zvenku, velké uvnitř a cena už se snese

** Vyzkoušeli jsme rychlé externí SSD Samsung T5 ** Externí SSD je lepší než flešky i velké plotnové disky, většímu rozšíření doposud bránila především cena ** Samsung T5 zvládne i chytré šifrování a připojení k mobilu

David Polesný | 27


Aktuální číslo časopisu Computer

Jak vytvořit a spravovat vlastní web

Velký test herních klávesnic a DVB-T2 tunerů

Vše o formátu RAW

Vybíráme nejlepší základní desku