High-speed 3D Sensorik – neue Verfahren und Anwendungen in der Streifenprojektionstechnik

Gunther Notni, Christian Bräuer-Burchardt, Peter Kühmstedt
  1. Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF

Gunther [dot] Notni [at] iof [dot] fraunhofer [dot] de

Die 3D-Erfassung mittels Streifenprojektion ist ein etabliertes Verfahren, das von der off-line Messung bis zur Digitalisierung in verschiedensten Anwendungsszenarien eingesetzt wird. Verstärkt steht jedoch die Anforderungen der direkten Integration der 3D-Sensorik in Fertigungsprozesse (in-line Vermessung) und auch der flexiblen 3D-Messung mit handgeführten Sensoren. Dies erfordert neue Ansätze der high-speed 3D-Messung mit Scanzeiten <50ms. Im Beitrag werden neue Verfahren diskutiert, mit denen sich die Projektions- und Bildaufnahmesequenzen der sinusförmigen Streifenbilder ohne Einbußen bei der Messgenauigkeit um bis zu 80% reduzieren lassen. Zu diesen Methoden zählt u.a. eine optimierte Sensor-Komponenten-Anordnung und der doppelten Triangulation der 3D-Messdaten sowie die Nutzung der Epipolargeometrie bei der Messung spezieller Messobjekte. In Verbindung mit 180 Hz Streifenprojektion können so bis zu 60 3D-Datensätze pro Sekunde generiert werden. Damit lassen sich real-time Anwendungen in der industriellen Qualitätskontrolle realisieren, wie z.B. für die Analyse von Lotpastenaufträgen auf Leiterplatten mit Höhenauflösungen <5µm. Weiterhin wird ein Ausblick gegeben, wie mit neuen Prinzipien der Musterprojektion (Arrayprojektion) 3D-Bildraten von >300 3D-Bildern/s erreicht werden können, womit eine 3D-Messung an bewegten Objekten eröffnet wird.

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@inproceedings{notni2014h3,
  author     = {Notni, Gunther and Bräuer-Burchardt, Christian and Kühmstedt, Peter},
  title      = {{High-speed 3D Sensorik – neue Verfahren und Anwendungen in der Streifenprojektionstechnik}},
  booktitle  = {DGaO-Proceedings 2014},
  series     = {DGaO-Proceedings},
  eventtitle = {115. Jahrestagung der DGaO},
  eventdate  = {2014-06-11/2014-06-14},
  venue      = {Karlsruhe},
  publisher  = {Deutsche Gesellschaft für angewandte Optik e.V.},
  year       = {2014},
  pages      = {H3},
  url        = {https://dgao-proceedings.de/paper/115-h3}
}
115. Jahrestagung der DGaO · Karlsruhe · 2014