3D-Erfassung

 

Die optische 3D-Geometrieerfassung ermöglicht die Automatisierung vieler Prüf- und Messaufgaben in der Produktion durch das Scannen der Oberfläche. Dabei kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz: Laserlichtschnittverfahren, Streifenprojektionsverfahren oder Laserscanverfahren.

 

Laserlichtschnitt Tiefenbild, Abmaße ca. 30cm Durchmesser

Das Laser-Lichtschnittverfahren ist eine sehr schnelle und robuste Methode der berührungslosen Formerfassung. Mittels eines Linienlasers wird eine Messlinie auf das Objekt projiziert. Aus dem Blickwinkel einer Kamera erscheint diese Messlinie bedingt durch die Objektkontur mehr oder weniger stark verformt. Mit Kenntnis der geometrischen Anordnung von Lichtstrahl und Kamera kann daraus mittels Triangulation das exakte Höhenprofil des Prüflings entlang der Messlinie ermittelt werden. Grün steht für hoch, Rot für normal und Blau für niedrig. Zur Erfassung der 3D-Oberfläche des Objekts ist eine Scanbewegung erforderlich. 

 

Streifenprojektion Tiefenbild, Abmaße ca. 60mm Durchmesser

Die Streifenprojektion ist eine Erweiterung des Lichtschnitt-Verfahrens, indem statt nur einer Messlinie eine Vielzahl von Messlinien gleichzeitig projiziert und erfasst wird. Dazu wird anstelle einer Linienlichtquelle ein Musterprojektor verwendet, der eine Sequenz flächiger Messmuster auf das Objekt projiziert. Zwischen 8 und 20 Musterprojektionen genügen für eine komplette Erfassung der Oberfläche, eine Scanbewegung ist nicht erforderlich. Weitere Vorteile gegenüber dem einfachen Lichtschnitt-Verfahren liegen in der höheren Zahl angetasteter Oberflächenpunkte, der kürzeren Messdauer sowie der unmittelbaren Erfassung der Objektfarbe. Aufgrund der flächigen Beleuchtung eignet sich das Verfahren jedoch weniger für glänzende oder stärker spiegelnde Objekte.

 

Laserscanverfahren Portal Scan Linear, Abmaße ca. 4x25m

 

In Laser-Entfernungsmessgeräten wird die Objektoberfläche mit einem punktförmigen Laserimpuls „beschossen“ und die Zeit bis zur Rückkehr des reflektierten Impulses gemessen. Aus dieser Zeit ergibt sich über die Lichtgeschwindigkeit direkt die Distanz zum gemessenen Oberflächenpunkt. Wird der Messpunkt in einer linien- oder flächenförmigen Scanbewegung über das Objekt geführt, lassen sich 2D- und 3D-Geometrien abtasten. Die Messauflösung ist mit ca. 2 cm zwar deutlich gröber als bei den oben genannten Verfahren, dem stehen als besondere Vorteile jedoch die sehr große erfassbare Messdistanz und Objektgröße (bis zu mehreren 100 m) sowie die hohe Unempfindlichkeit gegenüber Fremdlicht und unterschiedliche Reflexionseigenschaften der Messobjekte entgegen.