Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF

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3D-Messsysteme für Multi-View Rekonstruktion und Sensornetzwerke

Vollständige Erfassung großer Messvolumina in Echtzeit

 

Sensornetzwerke zur Rundum-3D-Vermessung ermöglichen laterale Auflösung, Messvolumen, 3D-Rekonstruktionsrate und Anzahl der simultanen Ansichten an den jeweiligen Einsatzzweck flexibel anzupassen.

 

Sei es bei der Inline-Überwachung von kaltplastischer Umformung, der freien Montage von Teilbaugruppen (z.B. im Automobilbau), der Patientenlagekontrolle während einer Behandlung, oder allgemein der Mensch-Maschine-Interaktion in gemischten Arbeitsbereichen von Menschen und Robotern – immer spielen kontinuierliche, präzise und verzögerungsarme Lage- und Forminformationen in großen Messvolumen eine entscheidende Rolle. Unser Team mit mehr als 30-jähriger Erfahrung in optischer Messtechnik hat mit seiner bahnbrechenden Entwicklung der Sensornetzwerke zur 3D-Rekonstruktion eine messtechnische Lösung für diese Herausforderung zur Verfügung gestellt.

Unser Leistungsangebot

 

Unsere messtechnische Lösung haben wir in verschiedenen Messsystemen zur Live-3D-Erfassung aus multiplen Blickrichtungen, so zur Patientenlageüberwachung oder der Kontrolle der kaltplastischen Umformung, umgesetzt. Dabei passen wir Aufgaben- und Kundenspezifisch die relevanten Systemparameter, wie laterale Auflösung, Messvolumen, 3D-Rekonstruktionsrate und Anzahl der simultanen Ansichten, an den jeweiligen Einsatzzweck an. Für das Messprinzip des Sensornetzwerks zur Rundum-3D-Vermessung spielt es dabei keine Rolle, ob die Aufgabe aus dem Bereich der Industrie oder der Medizintechnik stammt.

  • Systementwicklung für anwendungsspezifische 3D-Messsysteme zur kontinuierlichen 3D-Rekonstruktion großer Messvolumen in mehreren Phasen:
    • Messbarkeitsstudie
    • Entwicklung eines kundenspezifischen 3D-Messsystems
    • Integration in vorhandene Produktionsanlage
  • Partner in gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungsprojekten im Bereich der 3D-Messtechnik

Sie haben eine Anwendung für Messtechnik und Qualitätssicherung in der Industrie, Biologie, Medizin oder dem täglichen Leben, welche nicht durch einzelne Standardkomponenten gelöst werden kann? Wir beraten Sie gerne! In enger Abstimmung erforschen und entwickeln wir mit ihnen Lösungen von der Simulation bis hin zum anwendbaren und fertigbaren Prototyp.

Was zeichnet unseren 3D-Sensornetzwerk-Ansatz aus und wo liegen die Einsatzgebiete?

Die kontinuierliche Patienten-Lageüberwachung mittels eines 3D-Sensornetzwerks aus drei simultan arbeitenden Sensoren zur räumlichen Erfassung mit hoher Genauigkeit und niedriger Latenz.
© Fraunhofer IOF
Die kontinuierliche Patienten-Lageüberwachung mittels eines 3D-Sensornetzwerks aus drei simultan arbeitenden Sensoren zur räumlichen Erfassung mit hoher Genauigkeit und niedriger Latenz.

Am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF wurde ein Sensornetzwerk-Ansatz realisiert, der sich durch eine hohe Flexibilität hinsichtlich der gleichzeitig aktiven 3D-Sensoren, deren 3D-Rekonstruktionsrate, sowie der Größe des Messvolumens und der lateralen Objektauflösung auszeichnet. In Zusammenarbeit mit Kunden wurden bereits verschiedene Systeme realisiert. Ein System zur Patientenlagekontrolle vereinigt 3× simultan arbeitende 3D Sensoren mit 3D-Rekonstruktionsraten bis zu 20 Hz in einem Messvolumen von 2000 mm × 1000 mm × 400 mm, Messunsicherheiten ≤ 0.5 mm und einem lateralen Punktabstand von ~ 1 mm. Dieses System wurde bereits 2022 mit dem Joseph-von-Fraunhofer-Preis ausgezeichnet. Ein anderes System zur Überwachung der kaltplastischen Umformung von Großstrukturen arbeitet mit 2× simultan arbeitenden 3D Sensoren mit 3D-Rekonstruktionsraten bis zu 2 Hz, dafür jedoch in einem Messvolumen von 4000 mm × 2000 mm × 1000 mm, Messunsicherheiten ≤ 1.0 mm und einem lateralen Punktabstand von ~ 1 mm.

Der Ansatz erlaubt ein äußerst breites Einsatzspektrum für unterschiedlichste Anwendungsszenarien. So konnten bereits vollständige 3D-Rekonstruktionen trotz teilweiser Verdeckung, kontinuierliche 3D-Erfassung dynamischer Prozesse und genaue 3D-Messungen an Objekten verschiedenster Oberflächeneigenschaften durchgeführt werden.

Wie funktionieren Sensornetzwerke?

Übersicht über den 3D-Sensornetzwerk-Ansatz: multiple 3D-Sensoren erfassen ein Objekt simultan aus verschiedenen Perspektiven. Ein Datenstrom-Aggregator akkumuliert die Datenströme und leitet sie gebündelt an einen PC zur Auswertung. Das Sensornetzwerk steuert sich dabei autonom über miteinander verbundene Sensorcontroller.
© Fraunhofer IOF
Übersicht über den 3D-Sensornetzwerk-Ansatz: multiple 3D-Sensoren erfassen ein Objekt simultan aus verschiedenen Perspektiven. Ein Datenstrom-Aggregator akkumuliert die Datenströme und leitet sie gebündelt an einen PC zur Auswertung. Das Sensornetzwerk steuert sich dabei autonom über miteinander verbundene Sensorcontroller.
Ein Sensornetzwerk zur simultanen, abschattungsarmen Überwachung eines kaltplastischen Umformprozesses.
© Fraunhofer IOF
Ein Sensornetzwerk zur simultanen, abschattungsarmen Überwachung eines kaltplastischen Umformprozesses.
Ein 3D-Sensornetzwerk aus zwei 3D-Sensoren zur berührungslosen Vermessung des Tidal-Volumens durch zeitaufgelöste 3D-Vermessung des Torso-Volumens eines Patienten.
© Fraunhofer IOF
Ein 3D-Sensornetzwerk aus zwei 3D-Sensoren zur berührungslosen Vermessung des Tidal-Volumens durch zeitaufgelöste 3D-Vermessung des Torso-Volumens eines Patienten.

Verdeckungsfreie 3D-Erfassung einer Mensch-Maschine-Interaktion zur gestengestuerterten 3D-Vermessung eines Bauteils im Großvolumen

Sensornetzwerk aus 3 3D Sensoren
© Fraunhofer IOF
Sensornetzwerk aus 3 3D Sensoren
Live-3D-Rekonstruktion eines 3D-Sensors
© Fraunhofer IOF
Live-3D-Rekonstruktion eines 3D-Sensors
 

Downloads von Produktblättern zu unseren Forschungsthemen

 

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