3D-Messsysteme für unkooperative Freiformen – Thermische 3D-Sensorik

Scan the Impossible without Surface Preparation  

Mit der 3D-Sensorik im thermischen Infrarot ist es möglich 3D-Formerfassung von Objekten aus transparentem Kunststoff oder Glas, mit spiegelnden oder tiefschwarzen Oberflächen oder auch die Kombination von verschiedenen Werkstoffen durchzuführen.

Die direkte 3D-Messung und 3D-Erfassung von transparenten und transluzenten Objekten aber auch von schwarzen und glänzenden Objekten ist eine große Herausforderung für die industrielle Bildverarbeitung. Von großem Interesse ist die Oberflächenformmessung zum Beispiel bei Qualitätsprüfung von transparenten Objekten aus Glas oder Kunststoffen oder bei der Digitalisierung von wertvollen Kunst- und Kulturgütern. Um den wachsenden Anforderungen an uneingeschränkter Automatisierung gerecht zu werden, steht seit Jahren die Lageerkennung von Objekten mit nicht-kooperativen Oberflächen im Fokus der Entwicklung des maschinellen Sehens. Unser Team mit mehr als 30-jähriger Erfahrung in optischer Messtechnik hat mit seiner bahnbrechenden Entwicklung der thermischen 3D-Sensorik eine messtechnische Lösung ohne jegliche Objektpräparation für diese Herausforderung zur Verfügung gestellt.

Unser Leistungsangebot

Unsere messtechnische Lösung haben wir in dem weltweit ersten Messsystem zur dreidimensionalen Messung transparenter Objekte, dem goQUALITY3D, umgesetzt. Das Messsystem zeichnet sich durch ein variabel einstellbares Messfeld und Messparameter aus. Es können direkt Messungen an Kundenobjekten durchgeführt oder zusammen mit dem Kunden ein speziell auf eine Messaufgabe zugeschnittener Sensor entwickelt werden. Dabei spielt es für das Messprinzip der thermischen 3D-Sensorik keine Rolle, ob die messtechnische Aufgabe beispielsweise aus dem Bereich der Industrie, der Medizintechnik oder dem Kunst- und Kulturbereich stammt.

• Systementwicklung für anwendungsspezifische 3D-Messsysteme für nicht-kooperative Objekte in mehreren Phasen:
  • Messbarkeitsstudie
  • Entwicklung eines kundenspezifischen 3D-Messsystems
  • Integration in vorhandene Produktionsanlage
• Durchführung von 3D-Messaufgaben
• Partner in gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungsprojekten im Bereich der 3D-Messtechnik

Was zeichnet unsere messtechnische Lösung aus und wo liegen die Einsatzgebiete?

goQUALITY3D – das weltweit erste Messsystem zur dreidimensionalen Messung transparenter Objekte.

Am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF wurde ein Demonstrator zur Rundummessung von nicht-kooperativen Objekten realisiert, der sich durch eine hohe Flexibilität in Bezug auf die Messobjektwahl und vollständige Automatisierung auszeichnet. Das System mit dem Namen goQUALITY3D ist das weltweit erste Messsystem, mit dem spiegelnde oder transparente Objekte mittels Musterprojektion in wenigen Sekunden und mit Messunsicherheiten kleiner 100 μm rundum erfasst werden können. Bereits 2021 wurde der 3D-Infrarotsensor für seine Innovationskraft mit dem »inVision Top Innovation Award« ausgezeichnet.

Die Messmethode bietet ein äußerst breites Einsatzspektrum für unterschiedlichste Anwendungsszenarien. So konnten bereits erste genaue 3D-Messungen an transparenten Objekten für Automobilzulieferer, Kunden aus der Glasindustrie oder der Medizintechnik sowie aus dem Kunst- und Kulturbereich durchgeführt werden.

3D-Erfassung transparenter Oberflächen mit Wärmestrahlung

Weiterentwicklung goROBOT3D lehrt Robotern das Sehen

Eine Weiterentwicklung der Technologie ist überdies das goROBOT3D-System: Hier gelang es unserem Team am Fraunhofer IOF, die neue Sensortechnik mit einer Robotik-Anwendung zu koppeln. Auf diese Weise können Roboter bzw. Maschinen etwa in automatisierten Fertigungsprozessen erstmals in die Lage versetzt werden, die Oberfläche von nicht-kooperativen Objekten in Sekundenschnelle dreidimensional zu erfassen und weiterzuverarbeiten. Aus den Lageinformationen der Objekte lassen sich Informationen ableiten, sodass Industrieroboter erstmalig nicht-kooperative Objekte automatisch und sicher greifen können.