Die Ausstattung des Labors umfasst eine Auswahl an Messtechniken, welche im industriellen Umfeld weit verbreitet sind: von der Aufnahme und Auswertung von zweidimensionalen Projektionen für automatische Sichtprüfung bis hin zur vollautomatischen dreidimensionalen Digitalisierung von Bauteilen mit Hilfe eines Streifenlichtprojektors.
Außerdem entwickeln und testen wir selbst Prototypen und experimentelle Sensoren. Im Rahmen von Forschungsprojekten entwickeln wir die optimale Strategie, um die richtigen Daten zur richtigen Zeit aufnehmen zu können.
Betrachtet man eine Szene aus zwei verschiedenen Perspektiven, so kann man aus den Verschiebungen von Objektpunkten im Bild Tiefeninformationen gewinnen. Das menschliche Augenpaar arbeitet genau nach diesem Prinzip.
Um Objektpunkte in zwei verschiedenen Bildern zweifelsfrei wiederzuerkennen (sog. Korrespondenz-Problem), kann man die Oberfläche mit einer Folge von Hell-Dunkel-Mustern codieren. Wird diese Sequenz von zwei Kameras aufgenommen, kann man die Pixelkoordinaten von korrespondierenden Punkten in beiden Kameras bestimmen und durch Triangulation auf die Koordinaten im dreidimensionalen Raum schließen. Dies erlaubt eine hochauflösende Vermessung der Oberfläche von Bauteilen, beispielsweise für Soll/Ist Vergleiche, oder für eine Digitalisierung von Bauteilen ohne technische Zeichnung.
smartSCAN-HE R4 (AICON 3D Systems)
Flexibles Streifenprojektions-System mit aktuell zwei verschiedenen Messfeld-Einstellungen:
Der Lichtschnitt ist ein Verfahren der optischen 3D-Messtechnik. Die Messtechnik basiert auf dem Prinzip der Triangulation, wodurch dreidimensionale Informationen generiert werden können. Das System kann beispielsweise aus einer linienförmigen Lichtquelle (Laser) und aus einer Kamera bestehen, die in einem definierten Winkel zueinander angeordnet sind.
Gocator 2130
Der Gocator 2130 der Firma LMI Technologies ist ein kompakter Triangulationssensor, der Laser und Kamera in einem Geäuse vereint.
Spezifikationen:
Hierbei handelt es sich um ein modulares System, das aus einer C2 Kamera der Firma Automation Technology und einem linienförmigen Laser der Firma Z-Laser besteht. Die Kamera verarbeitet das Messignal onboard und gibt bereits das Höhenprofil der Laserlinie aus. Durch den modularen Aufbau ergibt sich volle Flexibilität hinsichtlich des Arbeitsabstandes und der Störkontur des Systems.
Spezifikationen:
Time of Flight beschreibt eine Methode, bei der mithilfe der Lichtlaufzeit Distanzen gemessen werden. Dabei sendet das Messgerät Licht aus, welches an der Oberfläche von Objekten reflektiert wird und zur Kamera zurück läuft. Die Zeit zwischen Emission und Detektion des Lichtes bestimmt den Abstand des Objektes von der Kamera.
Bei einer Time-of-Flight Kamera werden die Abstände pixelweise berechnet, und es entsteht aus einer einzigen Aufnahme eine Wolke aus Koordinatenpunkten im dreidimensionalen Raum. Wegen hoher Bildraten und vergleichsweise großen Reichweiten solcher Kameras sind sie z.B. zur Objekterkennung und Kollisionsvermeidung bei fahrerlosen Transportsystemen gut geeignet.
Laser scanning ist eine weitere Anwendung der Time-of-Flight Methode, bei der sehr große Objekte (Fabrikhallen, geographische Formationen) punktweise abgerastert werden.
O3D302 der Firma ifm electronic gmbh
Spezifikationen:
Sensorprogramme:
SR 4000 der Firma Heptagon (MesaImaging)
Spezifikationen:
In der Lichtfeldtechnik werden zusätzlich zur örtlichen Intensitätsverteilung auch die Lichteinfallsrichtungen aufgenommen und abgespeichert. Diese zusätzliche Information kann genutzt werden, um z.B. die 3D-Oberfläche eine Objektes aus einer einzigen Bildaufnahme zu rekonstruieren oder auch um die Fokuslage und Tiefenschärfe eines aufgenommenen Bildes nachträglich zu verändern. Neben Kameraarrays und verschiedener sequenzieller Aufnahmeverfahren bietet insbesondere die sogenannte Lichtfeldkamera mit ihrer sehr kompakten Bauweise eine interessante Möglichkeit zur 3D-Bilderfassung im industriellen Einsatz.
Lichtfeldkamera R8 der Firma Raytrix GmbH
Spezifikationen:
Verschiedene Labortischaufbauten zur sequenziellen Lichtfeldaufnahme
Zweidimensionale Sichtprüfung ist die "Standard-Anwendung" für optische Messtechnik im industriellen Umfeld. Sichtprüfung bedeutet hier, dass herkömmliche Bilder der Bauteile aufgenommen werden und anschließend die Bilder ausgewertet werden, dass am Ende eine Aktion steht (etwa Maschine nachregeln, Teil aussortieren). Dabei müssen die Komponenten (Kamera, Objektiv, Beleuchtung, Auslesehardware) perfekt aufeinander abgestimmt sein, um die vorgegebene Problemstellung – z.B. Bauteilvermessung, Gewindekontrolle, Anwesenheitskontrolle etc. – zuverlässig zu lösen
In unserem Labor stehen alle Komponenten zur Verfügung, um komplexe Sichtprüfungsaufgaben zu implementieren und zu testen, und zwar vom Bild bis zur Entscheidung.
Neuartige optische Messsysteme und –verfahren können mit Hilfe einer umfangreichen Experimentierausrüstung erforscht und entwickelt werden. Dabei liegt der Fokus sowohl auf der zwei- und dreidimensionalen Bilderfassung, als auch auf der Erforschung und Entwicklung maßgeschneiderter Bildverarbeitungsalgorithmen.
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