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3D Profilometer für Bildverarbeitungsanwendungen

Wie in unserem letzten Blogbeitrag erläutert, werden in der Bildverarbeitung vier 3D-Haupttechnologien verwendet: Stereovision, Lichtlaufzeitmessung (ToF), strukturiertes Licht und Lasertriangulation (3D-Profilometer).

In diesem Blog-Beitrag werden wir uns mit 3D-Lasertriangulation befassen um herauszufinden wie sie Probleme in der Bildverarbeitung am besten lösen kann.

Was ist 3D-Lasertriangulation?

3D-Lasertriangulation is eine 3D-Bildverarbeitungstechnologie, die die Änderungen einer festen Laserlinie misst, wenn sie mit einer in einem bekannten Versatzwinkel montierten Kamera auf ein Objekt projiziert wird. Wenn das Objekt die Laserlinie passiert, werden Tausende von Profilen pro Sekunde erzeugt, was zu einem hochgenauen 3D-Bild des Zielobjekts führt.

Diese Technologie ist eine aktive Methode des Tiefensehens, die sich auf einen Laser, eine strukturierte Umgebung sowie eine Bildverarbeitungskamera stützt.

3D-Lasertriangulation

Für eine komplette 3D-Messung eines Objekts ist eine Bewegung erforderlich, hierfür muss das Objekt die Laserlinie vollständig passieren.

Hohe Genauigkeit

Aufgrund der Verwendung von Laserprofilen kann diese 3D-Technologie ein Objekt mit extrem hoher Genauigkeit und einer Tiefenauflösung in Mikrometern (μm) messen. Das Ergebnis ist eine spektakulär detaillierte Punktwolke des Objekts.

 

Punktewolke mit hoher Genauigkeit.

Punktewolke mit hoher Genauigkeit.
 

Vor- und Nachteile der 3D-Lasertriangulation

Bei der Bewertung der Vor- und Nachteile der von Ihnen ausgewählten Anwendung ist es wichtig, die Kosten und die einfache Einrichtung zu berücksichtigen, die einem erfolgreichen Multi-3D-Laserprofilometeraufbau im Wege stehen können.

Bei der 3D-Profilerstellung treten im Allgemeinen Probleme mit übermäßig reflektierenden oder lichtabsorbierenden Oberflächen auf. Die Entscheidung über die richtige Wellenlänge und Leistung des Lasers entsprechend dem Oberflächenmaterial Ihres Zielobjekts ist entscheidend.

Auf der positiven Seite zeichnet sich die 3D-Lasertriangulation auf kürzeren Entfernungen aus, sodass Ingenieure und OEMs 3D-Lösungen in platzbeengten Umgebungen implementieren können.

Die 3D-Profilerstellung eignet sich am besten für Höhen- und Formmessungen für Anwendungen wie Messtechnik und Oberflächeninspektion.

Die Lasertriangulation kann auch in Bereichen mit vorinstallierten Förderbändern eine ausgezeichnete Wahl sein, z. B. bei der Inspektion von Fahrzeugkarroserien oder bei der Produktkontrolle im Lebensmittelbereich(QS).

3D Messaufbau

Die verwendete Laserlinie wird normalerweise in einer festen Position senkrecht zur Bewegungsrichtung des Objekts platziert. Die Kamera wird dann in einem bekannten Winkelversatz zum Ziel platziert.

 

'DIY' 3D Messtechnikaufbau mit 2 Kameras und einem Laser.

'DIY' 3D Messtechnikaufbau mit 2 Kameras und einem Laser.

 

Mehrere Kameras können verwendet werden, um die Abschattung zu verringern und die Genauigkeit der Oberflächenmessung an den tiefsten Punkten zu erhöhen

Für diejenigen, denen es nichts ausmacht, einzelne Komponenten für ihr eigenes "DIY" Laser-Triangulationsgerät zu beschaffen, können hervorragende Ergebnisse erzielt werden, wenn sie bereit sind die Mehrarbeit zu leisten.

Dies umfasst die Berechnung der Winkelabweichungen, die Verwendung des besten Algorithmus zur Bestimmung der Peakerkennung (oder Strahlenextraktion) und die Auswahl der richtigen Kamera(s), Linse(n) und des richtigen Lasers.

Auswahl der richtigen Hardware

Wenn der Selbstbau-Ansatz für Ihre Anwendung geeignet ist, empfehlen wir Ihnen, unsere Produktseite und unser Verkaufsteam zu konsultieren, um Ihnen bei der Auswahl der richtigen Komponenten zu helfen. Wir bieten eine große Auswahl an Bildverarbeitungskameras, Objektiven und Lasern, mit denen Sie Ihr individuelles 3D-Lasertriangulationssystem bauen können.

Wenn jedoch die Geschwindigkeit der Einrichtung entscheidend ist oder wenn Ihre Anwendung mehrere 3D-Sensoren erfordert, ist möglicherweise eine Plug-and-Play-Lösung die geeignetere Variante.

Der Matrox AltiZ ist ein All-in-One 3D-Messgerät mit höchster Wiederholgenauigkeit und insgesamt eine gute Wahl für diejenigen, die ein Lasertriangulationssystem suchen, das einfach einzurichten ist. Matrox AltiZ verfügt über ein Design mit zwei Kameras und einem Laser und verringert die Scanlücken, die häufig an kritischen Oberflächenübergängen aufgrund optischer Abschattung auftreten erheblich.

 

Matrox AltiZ

Matrox AltiZ

 

Einzigartige Algorithmen, die im Sensor ausgeführt werden, generieren automatisch verschiedene Arten zuverlässiger 3D-Daten - einzelne Profile, Tiefenkarten oder Punktwolken - und kombinieren die Pixeldaten der beiden integrierten Bildsensoren, die automatisch für eine konstante horizontale Auflösung abgetastet werden.

Dies bedeutet, dass Sie ein effektives 3D-Laserwegmessgerät implementieren können, ohne die für einen Eigenbau-Ansatz erforderlichen strengen Vorbereitungen treffen zu müssen. Dank des robusten Aluminiumgehäuses mit IP67-Schutzklasse und der M12-Anschlüsse können Systemintegratoren diesen Sensor auch in schwierigen industriellen Umgebungen sicher einsetzen.

3D Vermessungs Software

Der AltiZ profitiert außerdem standardmäßig von einer GenICam-kompatiblen GigE-Vision-Schnittstelle, um direkt mit Matrox Imaging und Vision-Software von Drittanbietern zu arbeiten.

Mit der Matrox Imaging Library (MIL) X können Benutzer ihren 3D-Messaufbau mit Bilderfassung, -verarbeitung, -analyse, -anzeige und -archivierung kombinieren, die für eine Vielzahl industrieller Bildverarbeitungsanwendungen geeignet sind.

Matrox Capture Works enthält für Matrox AltiZ spezifische Ansichten zum Einstellen der Laserlinienextraktion, zum konfigurieren des Scanvolumens und zum einrichten der Triggerauslösung.

Matrox Capture Works enthält für Matrox AltiZ spezifische Ansichten zum Einstellen der Laserlinienextraktion, zum konfigurieren des Scanvolumens und zum einrichten der Triggerauslösung.
 

Die 3D-Sensoren arbeiten auch mit Matrox Design Assistant X zusammen, einer Windows-basierten integrierten Entwicklungsumgebung (IDE) auf Basis von MIL, in der Bildverarbeitungsanwendungen aus der Erstellung von Flussdiagrammen und deren Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) aus der Erstellung von Webseiten resultieren.

Weitere Informationen zu den oben genannten Themen finden Sie in unserem informativen E-Book zu 3D-Bildgebungstechniken. Spezifikationen für verschiedene 3D-Bildgebungslösungen finden Sie in den Datenblättern unserer Kameras, die auf unserer Website verfügbar sind, um Ihnen bei der Auswahl des optimalen 3D-Bildverarbeitungsmodells für Ihre industrielle Anwendung zu helfen.

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