Presseinformation: Inline Computational Imaging (ICI) – Verfahren zur simultanen 2D- und 3D-Inspektion

Gegenüberstellung von 3D-Modellen, die mit unterschiedlichen Verfahren berechnet wurden
© AIT Austrian Institute of Technology

Gegenüberstellung von 3D-Modellen, berechnet mit unterschiedlichen Verfahren; links oben: Testobjekte – Münze, Feile, schwarzer Kabelbinder; rechts oben: 3D-Modell berechnet mit konventionellen Stereoverfahren; links unten: 3D-Modell berechnet mit Lichtfeld; rechts unten: Das 3D-ICI Modell ist eine Kombination aus Lichtfeld und photometrischem Stereo und ermöglicht selbst bei schwarzen und glänzenden Materialien eine detailgenaue Tiefenrekonstruktion. Alle 3D-Modelle in Falschfarbendarstellung (Hintergrund: blau; Vordergrund: rot)

Beispielanwendungen für das Prüfen von Sicherheitsmerkmalen
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Beispielanwendungen. Unterschiedliche Beleuchtungs- und Betrachtungswinkel ermöglichen das Prüfen von Sicherheitsmerkmalen. Optimierte 2D-Bilder und 3D-Information ermöglicht das Inspizieren von Brailleschrift, Leiterplatten mit und ohne Komponenten und Münzen. Durch weitere Analyse können Materialen klassifiziert werden (gelb: glänzend, rot: semi-glänzend, blau: matt).

Im Gegensatz zu herkömmlichen Aufnahmesystemen berücksichtigt das vom AIT Austrian Institute of Technology entwickelte »Inline Computational Imaging (ICI)«-Verfahren gleichzeitig mehrere Betrachtungs- und Beleuchtungswinkel und ermöglicht dadurch eine deutlich robustere Fehlererkennung. Das ICI-Aufnahmesystem besteht aus drei Hauptkomponenten: einem Transportsystem, einer Flächenkamera, die in einem Multizeilen-Kamera-Modus betrieben wird, und zwei Beleuchtungsquellen. Im Gegensatz zu vergleichbaren Lichtfeldaufbauten mit mehreren Kameras ist das ICI-Aufnahmesystem sehr kompakt.

Während des Aufnahmeprozesses wird das untersuchte Objekt mittels Linearantrieb an der Multizeilen-Kamera und den Beleuchtungsquellen vorbeibewegt und nach und nach aufgenommen. Jede Zeile der Multizeilen-Kamera sieht das Objekt unter einem geringfügig unterschiedlichen Betrachtungswinkel. Dadurch wird jeder Objektpunkt mehrmals, jeweils aus verschiedenen Betrachtungs- und Beleuchtungsrichtungen, aufgenommen.

Die gewonnen Daten werden sowohl zur Bildverbesserung als auch zur Berechnung der 3D-Information genutzt:

Es werden ICI-Farbbilder errechnet, die z. B. Glanz unterdrücken oder Kontrast hervorheben, wodurch Defekte in inspizierten Objekten besser sichtbar sind als in Aufnahmen einer herkömmlichen Kamera.

Die unterschiedlichen Betrachtungs- und Beleuchtungsrichtungen ermöglichen es auch, die 3D-Information vom aufgenommenen Objekt zu untersuchen. Stereo- bzw. Lichtfeldverfahren erstellen ein Tiefenbild. Photometrische Stereoverfahren dienen einer genauen Bestimmung der Oberflächenorientierung und verfeinern das Tiefenbild um lokale Details. Aus dem verfeinerten Tiefenbild kann ein 3D-Modell generiert werden.

Das Inline Computational Imaging-System liefert in Echtzeit optimierte Farbbilder und zugleich detailgetreue 3D-Tiefenbilder. Durch den kompakten Aufbau sind Einrichtung, Justage, Datentransfer etc. sehr einfach und der benötigte Einbauplatz relativ gering.

Das Verfahren ist für die industrielle Inline-Inspektion geeignet. Die heute bereits erzielten Inspektionsgeschwindigkeiten sind bereits hoch und mit immer schneller werdenden Kameras auch weiterhin steigerungsfähig. Das ICI-Aufnahmesystem eignet sich beispielsweise für die visuelle Inspektion von unterschiedlichsten Objekten. Dabei sind Defekte im Bereich von >10 µm detektierbar. Das Verfahren arbeitet weitgehend unabhängig von den Oberflächeneigenschaften der Prüfobjekte und kann daher glänzende wie matte, texturierte wie untexturierte und auch schwarze Objekte inspizieren.

Ein besonderer Vorteil liegt in der Flexibilität des Verfahrens: Die Anzahl der Beobachtungs- und Beleuchtungswinkeln kann durch Parametrierung dynamisch verändert werden. Durch die Anpassungsfähigkeit und Flexibilität stellt dieses Verfahren eine zukunftsfähige Lösung in vielen Bereichen der Industrie dar.