Doppelt sieht besser
TITELSTORY: Hochpräziser Dual-Kamera 3D-Laser-Profilsensor
Der 3D-Laser-Profilsensor AltiZ sorgt durch die Verwendung von zwei integrierten Kameras für höchste Präzision und minimiert Scanlücken. Mit einer optimal abgestimmten Kombination aus Hardware und Software zur Bildauswertung erschließt der in Deutschland und Österreich über Rauscher vertriebene Profilsensor neue Möglichkeiten für die 3D-Bildverarbeitung.
Bild: Rauscher GmbH
Bild: Rauscher GmbHDas Triangulationsverfahren ist das optimale Verfahren, wenn hochaufgelöste und präzise 3D-Bilddaten benötigt werden: Ein Laser projiziert eine Linie auf das zu untersuchende Objekt. Eine in einem Winkel zum Laser kalibrierte Kamera nimmt Bilder der Laserlinie auf, die sich in Abhängigkeit von der Oberflächenkontur des Objekts mit unterschiedlichen Auslenkungen darstellt.
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Bild: Matrox Imaging
Bild: Rauscher GmbH
Bild: Matrox ImagingReduzierte Abschattungseffekte
Der 3D-Laser-Profilsensor Matrox AltiZ arbeitet nach dem Prinzip der Lasertriangulation, weist jedoch einen gravierenden Vorteil zu vielen anderen Systemen auf: In seinem Gehäuse sind zwei statt nur einer Kamera integriert. Durch die gleichzeitige Betrachtung der Laserlinie mit zwei gegenüberliegenden optischen Sensoren verringert sich die Gefahr von Lücken in der Bildaufnahme, da Objektkonturen, die sich aufgrund von Abschattungen von nur einer Kamera nicht erkennen lassen, vom zweiten Sensor erfasst werden. Zudem löst der Einsatz von zwei Kameras ein Problem, das häufig bei der Inspektion von metallischen Objekten auftritt: Die Laserlinie erzeugt auf den Oberflächen störende Reflexionen, die es der Kamera erschweren, die tatsächliche Messlinie zu erkennen. Durch den Dual-Kamera-Aufbau werden die aus zwei unterschiedlichen Winkeln aufgenommenen Bilder intern abgeglichen und korrigiert, was eine Extraktion der Laserline erlaubt. Das System ermöglicht eine höhere Präzision als Sensoren mit nur einer Kamera. In Abhängigkeit davon, welches der vier verfügbaren Modelle eingesetzt wird, können Oberflächen auf Basis von bis zu 1.984 Bildpunkten pro Profil mit einer Genauigkeit von bis zu 4µm erfasst werden. Die mögliche Geschwindigkeit der Bildaufnahme liegt bei einer Profilrate von bis zu 2.500 Profilen/s. Um die Bilderfassung bei Bedarf noch weiter zu steigern bietet AltiZ zudem die Option, die Sensoren alternierend zu betreiben und die Profilrate dadurch zu verdoppeln.
Bild: Matrox ImagingVier Modelle, drei Arbeitsbereiche
Neben des Dual-Kamera-Setups weist AltiZ eine Reihe weiterer Besonderheiten auf. So erfolgt die Umrechnung der aufgenommenen Profildaten in die ausgegebene 3D-Punktewolke und/oder die 2,5D-Tiefenkarte ohne Einsatz eines PCs bereits vollständig auf der Kamera. Alle patentierten Algorithmen laufen vollständig auf dem integrierten FPGA. Um die Integration zu vereinfachen ist das System mit allen gängigen Schnittstellen und I/Os ausgestattet. Zur Ausgabe der Daten gibt es ein GigE Vision GenICam/GenDC-Interface mit Power-Over-Ethernet (PoE). Aufgrund des verwendeten GenDC-Standards für die 3D-Bildverarbeitung, der sich am Markt wachsender Beliebtheit und Verbreitung erfreut, haben AltiZ-Anwender die Flexibilität, auch andere Software-Pakete als die MIL oder den Matrox Design Assistant einzusetzen. Mit vier AltiZ-Modellen und drei Arbeitsbereichen von 55 bis 310mm in X-Richtung und 100 bis 545mm in Z-Richtung deckt das System eine große Bandbreite an 3D-Applikationen ab. Falls der Erfassungsbereich dennoch nicht ausreicht, besteht die Möglichkeit, mehrere Systeme zu kaskadieren und so die erforderliche Scanbreite zu erzielen. Für jeden der drei Arbeitsbereiche existiert ein Modell mit rotem Laser. Für die Prüfung von Objekten aus Kunststoff existiert zudem ein Modell mit blauem Laserlicht. AltiZ ist mit einem IP67-Gehäuse ausgestattet und die beiden Kameras sind bereits ab Werk vollständig kalibriert. Da Matrox Imaging mit dem Profilsensor ein Hard- und Software-Komplettprodukt für die 3D-Bildverarbeitung entwickelt hat, ist die Ansteuerung und der Support des Systems für den Anwender erheblich einfacher und reduziert den Aufwand deutlich.
Bild: Matrox ImagingBild: Rauscher GmbHBild: Matrox ImagingReduzierte Abschattungseffekte
Der 3D-Laser-Profilsensor Matrox AltiZ arbeitet nach dem Prinzip der Lasertriangulation, weist jedoch einen gravierenden Vorteil zu vielen anderen Systemen auf: In seinem Gehäuse sind zwei statt nur einer Kamera integriert. Durch die gleichzeitige Betrachtung der Laserlinie mit zwei gegenüberliegenden optischen Sensoren verringert sich die Gefahr von Lücken in der Bildaufnahme, da Objektkonturen, die sich aufgrund von Abschattungen von nur einer Kamera nicht erkennen lassen, vom zweiten Sensor erfasst werden. Zudem löst der Einsatz von zwei Kameras ein Problem, das häufig bei der Inspektion von metallischen Objekten auftritt: Die Laserlinie erzeugt auf den Oberflächen störende Reflexionen, die es der Kamera erschweren, die tatsächliche Messlinie zu erkennen. Durch den Dual-Kamera-Aufbau werden die aus zwei unterschiedlichen Winkeln aufgenommenen Bilder intern abgeglichen und korrigiert, was eine Extraktion der Laserline erlaubt. Das System ermöglicht eine höhere Präzision als Sensoren mit nur einer Kamera. In Abhängigkeit davon, welches der vier verfügbaren Modelle eingesetzt wird, können Oberflächen auf Basis von bis zu 1.984 Bildpunkten pro Profil mit einer Genauigkeit von bis zu 4µm erfasst werden. Die mögliche Geschwindigkeit der Bildaufnahme liegt bei einer Profilrate von bis zu 2.500 Profilen/s. Um die Bilderfassung bei Bedarf noch weiter zu steigern bietet AltiZ zudem die Option, die Sensoren alternierend zu betreiben und die Profilrate dadurch zu verdoppeln.
Rauscher GmbH
Dieser Artikel erschien in inViSION 5 (Oktober) 2020 - 28.10.20.Für weitere Artikel besuchen Sie www.invision-news.de
