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Komplexe Roboteraufgaben im Lichtfeld lösen

Genaue Szenenrekonstruktion

Für zukünftig selbstständig agierende Roboter und Cobots werden optische Sensoren benötigt, über die sie ihre Umgebung erkennen, Werkstücke finden und diese auf Genauigkeiten überprüfen. Gegenwärtige Sensoren scheitern allerdings an einer Vielzahl dieser Aufgaben, sodass komplexe Mehrsensorsysteme eingesetzt werden müssen. Die Lichtfeldbildgebung bietet hier neue Möglichkeiten.

Bild: HD Vision SystemsBild: HD Vision Systems
Durch die Vermessung des Lichtfeldes ist die genaue Rekonstruktion einer Szene, wie Objektform oder -position, sowie Oberflächenfarbe und -glanz, möglich, unabhängig von etwaigen Störeinflüssen.

Für grundlegende Aufgaben in der Robotik und der Automatisierung, wie die Objekterkennung oder die Qualitätskontrolle, ist die genaue Vermessung der 3D Information durch optische Sensorik essentiell. Weit verbreitet in der heutigen Sensortechnik ist nach wie vor das Triangulationsprinzip, wie z.

Bild: HD Vision SystemsBild: HD Vision Systems
B. bei passiven Stereosensoren oder aktiven Systemen mit strukturierter Beleuchtung. Diese Systeme haben aber häufig Probleme bei komplexen Objekten, bedingt durch Abschattungseffekten oder bei metallisch glänzenden Oberflächen. Hier kann eine Zuordnung der korrespondierenden Bildbereiche als Grundlage der Triangulation nicht korrekt erfolgen. Um derartige Fehler zu vermeiden, sind diese Verfahren oft aufwändig in der Einrichtung oder Parametrisierung. Die Lichtfeldbildgebung bietet gänzlich neue Möglichkeiten. Das Lichtfeld beinhaltet die komplette optische Information einer Szene. Durch die Vermessung des Lichtfeldes ist die genaue Rekonstruktion einer Szene, wie Objektform und -position, sowie Oberflächenfarbe und -glanz, möglich. Dies erfolgt unabhängig von etwaigen Störeinflüssen. Daher ist die Lichtfeldbildgebung als Lösungsansatz prädestiniert, um den fortschreitende Anforderungen an die optische Sensorik auch langfristig bedienen zu können. Die patentierte Technologie der HD Vision Systems bringt damit einem Roboter das Sehen bei, ähnlich wie beim Menschen selbst. Nimmt ein Mensch in der Fertigung zur Weiterverarbeitung ein Bauteil in die Hand überprüft er, ob das Bauteil der gewünschten Qualität entspricht: Stimmt die Farbe? Sind Kratzer zu erkennen? Ist die richtige Seriennummer vorhanden? Stimmt Form und Größe? Dies alles sind Fragen, welche beim Menschen während des Schaffungsprozesses größtenteils unbewusst ablaufen. Dieser Zugang steht nun auch Robotern offen, die somit auch komplizierte Aufgaben übernehmen können. Die lichtfeldbasierte Sensortechnologie ist eine Kombination aus Hard- und Software. Diese erlaubt es, mit nur einem Sensor - selbst auf komplexen und glänzenden Oberflächen -Objektgeometrie, Objektfarbe und Glanzeigenschaften zu messen. Gleichzeitig können Ansätze der künstlichen Intelligenz auf 2D- und 3D-Daten angewendet werden. Dies erlaubt es hoch flexibel und genau, viele Automatisierungsaufgaben mit nur einem Sensor zu lösen.

HD Vision Systems

Dieser Artikel erschien in ROBOTIK UND PRODUKTION 1 2018 - 01.03.18.
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