Optische 3D-Vermessung hochdynamischer Szenen

Die Qualitätssicherung und Prozesskontrolle stellen stetig wachsende Ansprüche an die verwendeten Messverfahren. Präzise Messungen mit hohen Messpunktdichten inline oder auch in dynamischen Prozessen durchzuführen, war bisher für konventionelle Verfahren nur eingeschränkt oder gar nicht möglich. Am Institut für angewandte Optik der FSU Jena sowie dem Fraunhofer IOF wurde ein völlig neuartiges Messverfahren für die Hochgeschwindigkeits-3D-Messtechnik entwickelt. Es nutzt die Auswertung specklebasierter statistischer Muster, die durch eine Laser-basierte Hochgeschwindigkeitsprojektionseinheit auf die Messszene projiziert werden. Die simultane Beobachtung der Messszene erfolgt dabei durch zwei Kameras mit Bildraten von derzeit 400 Hz. Es können hiermit derzeit 30 voneinander unabhängige flächenhafte 3D-Messungen pro Sekunde erzeugt werden.

Sensorkopf des Hochgeschwindigkeits-3D-Messverfahren
© Fraunhofer IOF

Sensorkopf des Hochgeschwindigkeits-3D-Messverfahren

Das Messprinzip ermöglicht bei Verwendung von Hochgeschwindigkeitskameras 3D-Raten von bis zu 1000 Datensätzen pro Sekunde. Einsatzbereiche ergeben sich damit in der prozessintegrierten 3D-Qualitätssicherung, der maschinenintegrierten 3D-Sensorik und generell bei der dreidimensionalen Vermessung hochdynamischer Prozesse oder bewegter Objekte. Ein weiteres Einsatzgebiet sind handgeführte Sensorsysteme.

3D-Vermessung eines drehenden Verdichterrades
© Fraunhofer IOF

3D-Vermessung eines drehenden Verdichterrades

System-Parameter

  • Aufnahmerate: 30 unabhängige 3D-Messungen pro Sekunde
  • Kamerabildrate: derzeit 400 Hz
  • Messfeld: 240 x 240 mm² (weitere auf Anfrage)
  • Messunsicherheit: 20 µm
  • Bei Verwendung von Hochgeschwindigkeitskameras sind 3D-Raten bis zu 1 kHz möglich
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Dreidimensionale Vermessung hochdynamischer Objekte