High-Speed 3D-Messsysteme

Hochdynamische 3D-Formerfassung für Messtechnik und Qualitätssicherung mit GOBO-Projektion und LED basierter Multi-Apertur-Musterprojektion

Die Abteilung Bildgebung & Sensorik im Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF konzipiert und realisiert optische 3D-Messsysteme für unterschiedliche Anwendungen auf der Basis moderner bildgebender 3D-Messverfahren (Musterprojektion, Stereo-Bildverarbeitung, Photogrammetrie), digitaler Projektionstechniken (LCoS, DMD, OLED), neuer mikrooptischer Projektionstechniken (Arrayprojektion) und dafür angepasster Softwarekonzepte.

Die möglichen Einsatzgebiete der optischen 3D-Messsysteme sind breit gestreut und reichen von der Qualitätssicherung im Werkzeug- und Formenbau, in der optischen Industrie, im Maschinenbau, in der Automobilindustrie bis zur Medizin und Kriminalistik.

Unter dem Systemnamen goSPE3D entwickelt und fertigt die Abteilung Bildgebung & Sensorik Hochgeschwindigkeits 3D-Messysteme für die Automobilindustrie.

Mit den goCRASH3D Systemen wird die Systemfamilie um beschleunigungsfeste, robuste und bei Systemtest mitbewegbare 3D-Messysteme ergänzt und komplettiert. Diese Systeme können Beschleunigungen von bis zu 60g standhalten.

Am Fraunhofer IOF werden innovative Ansätze entwickelt, um den steigenden Anforderungen an 3D-Bildraten gerecht zu werden. Durch den Einsatz von mikrooptischen Arrayprojektionstechniken und fortschrittlichen Musterprojektionsverfahren wie der GOBO-Projektion werden beeindruckende 3D-Messraten von bis zu 50.000 Datensätzen pro Sekunde mit bis zu 1 Million 3D-Bildpunkten erreicht. Diese Technologien ermöglichen es uns, hochdynamische Prozesse wie bspw. eine Airbag-Entfaltung und sich bewegende Szenen eindrucksvoll dreidimensional zu erfassen und die Daten sinnstiftend für Messtechnik und Qualitätssicherungsaufgaben weiter zu verarbeiten.

Unser Leistungsangebot

Das Fraunhofer IOF bietet problemangepasste Systemlösungen, mit denen die optische Messtechnik nahtlos in automatisierte Fertigungs- und Prüfabläufe integriert werden kann.

• Maßgeschneiderte Entwicklung und Herstellung von High-Speed-3D-Messsystemen gemäß individuellen Kundenanforderungen
• Nahtlose Integration der Messtechnik in bestehende Prozesse
• Durchführung von hochdynamischen 3D-Vermessungen als Dienstleistung auch in anspruchsvollen Situationen oder rauen Umgebungen

Viele Anwendungen in der in-line Produktionsüberwachung, der maschinenintegrierten 3D-Messung, der 3D-Vermessung von sich bewegenden Personen in Medizin und Sport und der Sicherheitstechnik (3D-Personenerkennung) erfordern eine 3D-Bildrate von mehr als 30 3D-Bildern pro Sekunde. Dies ist mit herkömmlichen Bildaufnahme- und Projektionstechniken häufig nicht realisierbar. Für die Lösung dieses Problems werden am Fraunhofer IOF völlig neue Ansätze unter Anwendung mikrooptischer Arrayprojektionstechniken und neuer Musterprojektionsverfahren (z. B. der GOBO-Projektion) entwickelt, die eine Musterprojektion von bis zu einigen kHz ermöglichen. Unter Nutzung der Arrayprojektionstechnologie konnten bisher 3D-Messraten von 1500 3D-Bildern / Sekunde mit jeweils 1 Mio. 3D-Bildpunkten realisiert werden. Unter Nutzung von High-Speed-Kamerasystemen in Verbindung mit GOBO-Projektionssystemen konnten bereits 50.000 3D-Bilder / Sekunde mit jeweils 250.000 3D-Bildpunkten realisiert werden. Damit wird es zukünftig möglich sein, hochdynamische Prozesse und bewegte Messszenen in 3D zu erfassen und mit Simulationsergebnissen zu vergleichen.