來自德國基爾大學(xué)（CAU）的研究人員開發(fā)了低成本3D打印圓頂形系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以優(yōu)化野生動植物攝影時的照明。模塊化照明設(shè)備為現(xiàn)有照明設(shè)備提供了一種更便宜，更簡單的替代方案，同時仍然能夠支持科學(xué)的顯微和宏觀攝影。在公開發(fā)布STL文件之后，基爾小組的系統(tǒng)還可以進行定制化，使其可以針對所拍攝的標(biāo)本進行量身定制。

攝影照明圓頂?shù)闹匾?/p>

盡管越來越多地采用了諸如微計算機斷層掃描（μCT）之類的現(xiàn)代技術(shù)，但攝影仍然是對生物物體成像的最佳方法。分類學(xué)和形態(tài)學(xué)研究仍然依賴于物種棲息地的高分辨率照片，自然歷史博物館也越來越依賴于數(shù)字化。

高質(zhì)量圖像在學(xué)術(shù)攝影中尤為重要，因為分辨率對于捕獲關(guān)鍵特征，診斷特征和詳細的習(xí)性視圖至關(guān)重要。為了達到此類生物學(xué)研究所需的細節(jié)水平，適當(dāng)?shù)恼彰髦陵P(guān)重要。需要大量的散射光才能對微觀結(jié)構(gòu)進行詳細拍攝，尤其是在使用更高的變焦倍率時。相比之下，不良的照明會導(dǎo)致附近任何宏觀結(jié)構(gòu)的意外過度暴露。所謂的“強光”還會導(dǎo)致眩光和閃光對圖像的最終質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響，并扭曲被攝物體的特征。先前在加利福尼亞大學(xué)河濱分校進行的研究表明，半球形圓頂在散射光和提供均勻照明方面非常有效。

當(dāng)光從圓頂?shù)牡撞堪l(fā)出時，被攝物體僅被從圓頂內(nèi)部的散射光照亮，從而導(dǎo)致漫射，柔和的照明。盡管具有圓頂形系統(tǒng)的好處，但是商用設(shè)備可能非常昂貴，并且如果對象太小，分辨率可能會不是最佳選擇。一些動物也比現(xiàn)有的基于圓頂?shù)南到y(tǒng)大得多，從而限制了它們在某些環(huán)境中的應(yīng)用。

基爾大學(xué)3D打印照明系統(tǒng)

為了克服商用照明系統(tǒng)的尺寸和成本限制，研究人員轉(zhuǎn)向了熔融沉積建模（FDM）3D打印。運行FDM機器的低運營成本越來越多地導(dǎo)致它們在實驗室環(huán)境中被采用。使用CAD軟件，還可以以可定制和可擴展的方式生產(chǎn)對象，從而有可能根據(jù)其主題定制圓頂?shù)膸缀涡螤睢?/p>

利用3D打印，Kiel團隊制造了一個模塊化的，基于LED的圓頂，與現(xiàn)有設(shè)備相比，具有許多升級。為了使光輸出最大化，可以在系統(tǒng)上安裝一個可選的虹膜光闌，其“滑動臺”功能可以將目標(biāo)物體重新排列，以滿足攝影師的需求。此外，僅通過使用3D打印來生產(chǎn)系統(tǒng)，與現(xiàn)有照明模型相比，它具有更高的質(zhì)量，耐用性和可重復(fù)性。

研究人員使用Prusa i3 MK3S 3D打印機和廉價的白色PLA燈絲，創(chuàng)建了三種不同尺寸的球型罩。測試團隊的照明系統(tǒng)需要拍攝從當(dāng)?shù)貏游飳W(xué)博物館借來的動物標(biāo)本剝蟲的照片。將經(jīng)過防腐處理的昆蟲固定在玻璃盤上，或者將它們附著在培養(yǎng)皿上（如果它們是水下標(biāo)本）。

然后在每個圓頂中拍攝相同樣本的聚焦堆疊圖像，并使用暖色或中性白色LED燈條進行比較。對于較大的物體，可以在圓頂桌的頂部放置一塊延長板和一個遮光環(huán)，從而可以針對不同大小的物種進行調(diào)整?？傮w而言，該團隊能夠捕獲各種不同標(biāo)本的高分辨率圖像，這些標(biāo)本包括昆蟲，軟體動物，脊椎動物，花卉和化石。

點評：他們的LED系統(tǒng)比以前的研究成果更耐用，更具成本效益，并且可以與商業(yè)設(shè)備競爭。通過使他們的設(shè)計盡可能容易獲得，該團隊還希望該設(shè)計將來能被學(xué)生和小型實驗室采用，以幫助他們以預(yù)算獲取高分辨率的圖像。基爾研究人員在論文中說：“我們的圓頂代表了科學(xué)照明方法的重要改進，極大地提高了其進入科學(xué)界的機會?！?“希望它將在將來成為許多研究的有用工具。學(xué)生，實驗室和預(yù)算低廉的人們現(xiàn)在可以生成有意義的專業(yè)圖像，最終與最先進的實驗室競爭。”

增材制造行業(yè)的照明

盡管3D打印電子產(chǎn)品仍處于起步階段，但許多研究人員已嘗試創(chuàng)建具有最佳照明解決方案的設(shè)備。紐約照明研究中心（LRC）和美國電源管理公司Eaton Corporation已開發(fā)出一種完全3D打印的LED集成照明器。整個項目由美國能源部資助，旨在開發(fā)增材制造的應(yīng)用以創(chuàng)建固態(tài)照明（SSL）。

LRC還與私募股權(quán)公司CARBON Group Global合作，成立了一個聯(lián)盟，探討3D打印SSL產(chǎn)品的潛力。該小組擁有眾多關(guān)鍵的3D打印利益相關(guān)者，正在努力制定將增材制造集成到關(guān)鍵行業(yè)的路線圖。

航海技術(shù)公司OceanLED已使用3D打印為高端游艇制造低能耗原型照明系統(tǒng)。鉆機照亮船底周圍的水，當(dāng)魚被光吸引時產(chǎn)生“水族館效應(yīng)”。
責(zé)任編輯：tzh