NEWS@IMAGING

Immer einen Schritt voraus

VRmagic: 3D-Flächenkamera mit Streifenlicht-Projektion

15. Oktober 2010

VRmagic stellt auf der VISION 2010 AreaScan3D vor, seine erste industrietaugliche 3D-Kamera auf Basis von Streifenlicht-Projektion mit DLP- Projektoren.

Mit AreaScan3D bietet VRmagic eine neue 3D-Flächenkamera zur Lösung von Aufgaben zur Lage- und Vollständigkeitskontrolle sowie für Soll-Ist-Vergleiche speziell von komplexen Freiformkörpern an. Die VRmagic-Neuheit arbeitet auf Basis der modernen Streifenlicht-Projektion mit DLP-Projektoren, die sich zu einer kompakten Technologie mit hohem Potential entwickelt haben.

Die bereits vom Hersteller kalibrierte Kamera liefert über die industrielle Netzwerkschnittstelle als Ausgabebild eine Range Map, also ein Graustufenbild, in dem die metrischen Höheninformationen des Prüfteils im Grauwert kodiert sind.

AreaScan3D wird in Zukunft mit Messfeldern von wenigen Millimetern bis zu einem Quadratmeter verfügbar sein, wobei die Genauigkeit messfeldabhängig vom Millimeter- bis in den Submikrometerbereich liegt. Auf der VISION 2010 wird zunächst das Modell mit einem Bildfeld von (125 x 75) mm² und einer Höhenauflösung von 0,01 mm vorgestellt.

Während des Aufnahmeprozesses werden die Streifenlicht-Projektion und die Bildaufnahme des Sensors mit 752 x 480 Pixel im 3D-Sensor exakt synchronisiert, so dass Messzeiten unter einer Sekunde möglich sind. Die Projektor-Frequenz des eingesetzten DLP Pico Projektors von Texas Instruments beträgt dabei 60 Hz. Dadurch wird die Ausgabe einer kompletten 3D-Punktwolke mit derzeit ca. 360.000 Einzelpunkten pro Scan ermöglicht.

Das komplette Produkt mit Kamera und Streifenlicht-Projektor verfügt über ein robustes IP65-Metallgehäuse, verschraubbare Standard-Industrie-Steckverbinder, einen 24 V-Anschluss, eine Ethernet-Schnittstelle sowie Hardware- und Software-Trigger.

Software-seitig wird AreaScan3D über einen GenICam-Transportlayer (GenTL) angesprochen. Dadurch ist die 3D-Kamera kompatibel zu allen Bildverarbeitungs- Bibliotheken und Paketen, die bereits mit einem GenTL kommunizieren können. Natürlich kann der Sensor optimal mit Common Vision Blox (CVB) betrieben werden. Im Zusammenspiel mit den innovativen 3D-Tools von CVB können echte 3D- Applikationen auf Basis von Punktwolken realisiert werden. Insbesondere in Kombination mit dem Werkzeug CVB Match 3D wird die Überprüfung von komplexen Bauteilen besonders einfach. Dies gilt selbst dann, wenn die Teile nur grob ausgerichtet zugeführt werden.

Mit AreaScan3D erschließt VRmagic eine schlüsselfertige Technologie mit einem interessanten Preis-Leistungs-Verhältnis. Die Vorteile der 3D-Bildverarbeitung liegen vor allem in der Entkopplung von Beleuchtungs-Problemen. Gegenüber der klassischen 2D-Bildverarbeitung kann die optische 3D-Messung mit Streifenlicht-Projektion gerade bei Inspektionsobjekten mit geringem Kontrast oder bei variierenden Lichtverhältnissen effizientere und robustere Prüfverfahren gewährleisten. Hier liefert eine 3D-Erfassung häufig um ein Vielfaches bessere Rohdaten, die dann auch mit konventionellen 2D- Inspektionsalgorithmen analysiert werden können.

3D-Bildverarbeitung: Immer mehr Möglichkeiten

Die 3D-Bildverarbeitung hat in den vergangenen Jahren technisch einen großen Sprung gemacht. Sowohl in der Erfassung der 3D-Bilder wie auch im Bereich der Algorithmen zur Auswertung sind inzwischen interessante Technologien verfügbar, mit denen bereits beeindruckende Applikationen realisiert wurden. STEMMER IMAGING hat sich dieser Technologie ebenfalls angenommen und bietet bereits seit einigen Jahren sowohl verschiedene Erfassungstechnologien als auch Algorithmen zur Auswertung. Hier sind insbesondere die 3D-Tools aus der Bibliothek Common Vision Blox erwähnenswert. Ihr Schwerpunkt liegt auf der Vollständigkeitsprüfung von Freiformbauteilen. Die CVB-Tools arbeiten daher als echte 3D-Tools mit Punktwolken. Zusätzlich können natürlich alle anderen 2D-Tools der Bibliothek auf den 2,5-Grauwertbildern von 3D-Kameras genutzt werden.

Um die 3D-Technologie im industriellen Umfeld noch stärker zu etablieren, ist jedoch eine robuste und einfach zu integrierende Erfassungstechnologie notwendig. Diese Technologie muss eine hohe Präzision zu einem realistischen Preis bieten, um gegenüber anderen 2D- oder 3D-Lösungen wettbewerbsfähig zu sein. VRmagic hat genau im Hinblick auf diese Randbedingungen die neue AreaScan3D-Kamera entwickelt. Die dabei eingesetzte Streifenlicht-Projektion erlaubt die Aufnahme der Range Map - also des 3D-Grauwertbildes - bei feststehenden Prüfobjekten. Das komplette System inklusive Kamera und Streifenlicht-Projektor ist kalibriert und liefert somit metrisch kalibrierte Bilder. Das IP65-Gehäuse mit verschraubbaren Standard-Industriesteckern wird industriellen Anforderungen gerecht. Die Kamera ist für verschiedene Bildfelder verfügbar, die ebenso auf typische industrielle Applikationen zugeschnitten sind.

Im Zusammenspiel mit den 3D-Tools von CVB, aber auch mit Algorithmen anderer Hersteller wird diese Kamera der 3D-Bildverarbeitung im industriellen Umfeld interessante neue Möglichkeiten erschließen. Anwendungsmöglichkeiten und Märkte für diese Technologie sehen wir unter anderem bei der Vollständigkeitskontrolle von Freiformbauteilen mit CVB Match 3D, bei der Leiterplatteninspektion, in der Logistik, der Lebensmittel- und Verpackungsindustrie sowie im Bereich der Robotik bei Pick&Place-Anwendungen.

VRmagic

Mannheim, Germany

Das 2001 in Mannheim gegründete Unternehmen VRmagic entwickelt, produziert und vertreibt Kameras und optische Tracking-Systeme für Bildverarbeitungs-Aufgaben in Industrie und Wissenschaft. Virtual-Reality-Simulatoren für die medizinische Ausbildung bilden einen zweiten Geschäftsbereich.

VRmagic AreaScan3D - Optischer 3D-Sensor
  • Optischer 3D-Sensor auf Basis von Streifenlicht-Projektion
  • Datenausgabe als 3D-Punktwolke, Graustufen-Abbildung oder 2D-Bild
  • Verschiedene Messfeld-Größen von wenigen Quadratmillimetern bis zu einem Quadratmeter auf Anfrage erhältlich
  • Kompatibel mit GenICam TL