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Kombinierte 2D-/3D-Inline-Inspektion unabhängig von Oberflächen

Inline Computational Imaging ist ein Verfahren für die kombinierte 2D- und 3DInline-Inspektion. Es arbeitet weitgehend unabhängig von den Oberflächeneigenschaften der geprüften Objekte und liefert in Echtzeit optimierte Farbbilder und detaillierte 3D-Tiefenmodelle.

Bild: AIT Austrian Institute of Technology GmbHBild: AIT Austrian Institute of Technology GmbH
Foto (l.o.) eines matt schwarzen Kabelbinders, einer glänzenden Münze und einer Feile: 3D-Modelle mit Standard-Stereo-Verfahren (r.o.), aus Lichtfelddaten (l.u.) und mit dem Inline Computational Imaging (ICI) Verfahren (r.u.).

Inline Computational Imaging (ICI) zielt darauf ab, die Lücke zwischen Systemen mit hoher optischer Auflösung und kleiner Prüfgeschwindigkeit bzw. hoher Prüfgeschwindigkeit und geringer optischer Auflösung zu schließen.

Bild: AIT Austrian Institute of Technology GmbHBild: AIT Austrian Institute of Technology GmbH

Es ist eine neuartige Single-Sensor-Technologie für die simultane 2D- und 3D-Inspektion von bewegten Objekten und liefert nicht nur detaillierte 3D-Daten, sondern auch pixelgenau rektifizierte Farbbilder. Das Funktionsprinzip ist eine Kombination aus Lichtfeld und Photometrie. Beide Methoden stammen aus dem Bereich des Computational Imaging, die auf Basis mehrerer Aufnahmen eines Objektes seine 3D-Rekonstruktion berechnen. Die Lichtfeldtechnik verwendet dafür Abbildungen aus verschiedenen Betrachtungswinkeln. Sie ist besonders gut in der Bestimmung des Höhenprofils für texturierte Bereiche, versagt jedoch für Bereiche mit homogener oder glänzender Oberflächen sowie für feine Oberflächendetails. Photometrisch Stereo verwendet Abbildungen des Objektes mit unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen. Sie berechnete aus den Schattierungsverläufen lokale Oberflächenkrümmungen und hat ihre Stärken in der Rekonstruktion von feinen Oberflächendetails. ICI kombiniert die beiden Methoden in einem kompakten Setup. Der Sensorkopf besteht aus einer Matrixkamera, einem nicht telezentrischen Objektiv und zwei Lichtzeilen. Die Kamera wird dabei in einem Multi-Line-Scan-Modus betrieben, bei dem nur wenige Zeilen ausgelesen werden. Jede Zeile agiert dabei als unabhängige Zeilenkamera, die das Objekt abscannt, während es sich unter der Kamera vorbei bewegt. So ergibt sich ein Bildstapel bestehend aus genau so vielen Bildern wie Zeilen ausgelesen wurden. Jede Einzelaufnahme zeigt das Objekt dabei unter einem anderen Betrachtungs- und Beleuchtungswinkel. Der ICI-Bildstapel enthält somit gleichzeitig Lichtfeldinformationen (unterschiedlichen Blickwinkel) als auch photometrische Informationen (unterschiedlichen Beleuchtungswinkel).

AIT Austrian Institute of Technology GmbH

Dieser Artikel erscheint in inVISION 2 2019 - 25.04.19.
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