3-D-Oberflächeninspektion an bewegten Objekten
Ein seit langem verfolgtes und wichtiges Ziel in der industriellen Bildverarbeitung ist die schnelle dreidimensionale Erfassung von Szenen. Derzeit ist dieses Problem noch nicht allgemein gelöst, denn die meisten optischen 3-D-Verfahren erfordern etliche Einzelaufnahmen oder arbeiten scannend. Das neue System SPARC (Surface Pattern Analyzer and Roughness Calculator) basiert auf dem Prinzip "Shape-from-Shading (SfS)" und ist in der Lage, mit nur einer einzigen Aufnahme dreidimensionale Bilder von Objekten zu liefern, wodurch auch die Analyse bewegter Objekte möglich wird.
Abbild einer strukturierten Oberflächenbeschichtung.
Hochschule für Angewandte Wissenschaften Rosenheim
Mit SPARC stellt In-Situ ein gemeinsam mit der Hochschule für angewandte Wissenschaften Rosenheim entwickeltes optisches 3-D-Messsystem vor, das mit nur einer einzelnen Aufnahme dreidimensionale Bilder von Objekten liefert. Es kommen ausschließlich Standardkomponenten ohne bewegliche Elemente zum Einsatz.
Bisher mussten nach dem Verfahren "Shape-from-Shading" mit einer senkrecht auf das zu vermessende Objekt gerichteten Kamera nacheinander mindestens drei, aus unterschiedlichen Winkeln beleuchtete Bilder aufgenommen werden. Aus den Einzelbildern konnte dann die 3-D-Oberfläche rekonstruiert werden. Mit dem hier vorgestellten und zum Patent angemeldeten, modifizierten Verfahren werden die Mehrfachaufnahmen durch eine einzige synchrone Bildaufnahme mit drei Kameras und speziellen Lampen mit teildurchlässigen, dielektrischen Spiegeln ersetzt. Da die Belichtungszeit nur ca. 100 µs beträgt, können so auch bewegte Objekte aufgenommen werden. Außerdem wurde das Analyseverfahren so weiter entwickelt und parallelisiert, dass die Auswertegeschwindigkeit auf 20 Messungen pro Sekunde erhöht werden konnte.
Das Messsystem zur 3-D-Oberflächeninspektion SPARC ist dazu geeignet, dreidimensionale, stetige Oberflächen ohne Löcher und scharfe Kanten in Echtzeit zu erfassen. Anwendungsbeispiele sind die Kontrolle von Prägeschriften, Gravuren, Blindenschrift-Punkten und Schlagzahlen. Die Analyse erhabener Texturen von Leder, Textilien, Kunststoff oder Kartonagen sind weitere typische Applikationen. Auch die Messung von Rauigkeiten gemäß ISO 4287, beispielsweise von Schleifprofilen, ist möglich. Die Höhenauflösung beträgt bei einem Blickfeld von 15 cm ca. 20 µm und bei einem Gesichtsfelddurchmesser von 10 mm ca. 1 µm.
Das System wird im Rahmen der Sonderschau "Berührungslose Messtechnik" anlässlich der Control 2009 in Stuttgart, 5. bis 8. Mai vorgestellt.
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