Autonome 3D-Dokumentation dank Kombination aus mobilem Handscanner und Schreitroboter

Sei es zur Wartung komplexer Bauteile oder bei der Qualitätskontrolle in der industriellen Fertigung: Virtuelle 3D-Modelle ermöglichen die präzise Dokumentation großer Maschinen und ihrer kleinen Details. Zu diesem Zweck haben die Forschenden des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF, Jena, den mobilen Handscanner goSCOUT3D entwickelt, der die 2D- und 3D-Digitalisierung komplexer, mehrere Kubikmeter umfassende Objekte mit einer hohen räumlichen Auflösung von weniger als 0,25 Millimetern ermöglicht. Um den Prozess noch weiter zu automatisieren, wird der Scanner überdies mit einem Schreitroboter der US-amerikanischen Firma Boston Dynamics gekoppelt.  

Auf diese Weise sollen 3D-Messungen künftig noch autonomer und damit effizienter werden, denn die menschlichen Expertinnen und Experten werden bei der Ausführung des Messprozesses entlastet. Stattdessen können sie ihren Fokus auf kritische Aspekte der Überprüfung sowie Analyse und Auswertung der mit goSCOUT3D erstellten 2D- sowie 3D-Daten legen.

Roboter macht Messverfahren autonom und flexibel

Bisher musste der Sensor durch die Anwenderinnen und Anwender manuell und präzise um das Objekt herumgeführt werden. Potenzielle Ermüdungserscheinungen oder Unvollständigkeit der Messdaten waren zum Teil die Folge. Durch die Kopplung des goSCOUT3D mit dem Schreitroboter wird zukünftig ein automatisierter Messprozess ermöglicht, ohne den ständigen Bedarf nach menschlicher Beaufsichtigung. Denn der Roboter kann den 3D-Sensor autonom durch die Messszenerie manövrieren. Das Messobjekt kann vom Roboter von allen Seiten sowie auf verschiedenen räumlichen Ebenen vollständig erfasst werden. Konstante Scangeschwindigkeit und weniger Schwankungen in der Handhabung gewährleisten eine größere Reproduzierbarkeit der Ergebnisse und verringern durch weniger Redundanzen die Messdauer.

Effiziente Messung für Routineaufgaben sowie zur Fernüberwachung

Um dies zu erreichen, wird mit einer Hand-Auge-Kalibrierung der 3D-Sensor an das Koordinatensystem des Roboters angekoppelt. Sobald der Schreitroboter einmal mit dem Scanner kalibriert ist, kann er durch menschliche Expertinnen und Experten auf die Messung vordefinierter Objekte hin programmiert werden. Auf diese Weise kann der autonome Scanner künftig z. B. Routinemessungen übernehmen. Weiterhin soll die Kopplung des Scanners mit einem agilen Roboter auch Methoden zur Fernsteuerung bzw. -überwachung ermöglichen.