3D-Messtechnik für die Produktion

Vor einigen Jahren dominierten die taktilen Messsysteme den Einsatz in der Fertigung – optische Systeme waren eher Exoten. Doch dieses Verhältnis hat sich in den vergangenen Jahren verschoben. So lagen die Stärken des taktilen Messens bei seiner hohen Genauigkeit, einer leichten Anwendung der Geräte und deren niedrigeren Kosten. Doch diese Vorteile sind inzwischen Bestandteil der optischen Instrumente geworden.

Mit ihren weiteren Vorzügen einer sehr hohen Geschwindigkeit und dem höherem Schutz der Objekte durch berührungsloses Prüfen, haben die optischen Techniken aus einer Sowohl-als-auch-Kooperation zum Teil eine Entweder-oder-Konkurrenz gemacht. Trotz dieser Vorteile behindern Vorbehalte bezüglich der Einsatzmöglichkeiten und Handhabung ihre schnelle Verbreitung. So arbeitet Fraunhofer Vision an der Marktstudie „3D-Messtechnik in der deutschen Automobil- und Zulieferindustrie“ zur Entwicklung der berührungslosen 3D-Messtechnik (siehe Kasten).

Praktisch sofort einsetzbare Baukastensysteme

Unter den optischen Messsystemen gibt es sowohl Baukasten- als auch Kompaktsysteme. Kompaktgeräte sind praktisch sofort einsetzbar, die Baukastensysteme stellt der Anbieter individuell für den Kunden zusammen. Einige Beispiele sollen verdeutlichen, was moderne optische 3D-Messsysteme leisten.

Ein Ziel der industriellen Bildverarbeitung ist ein schnelles dreidimensionales Erfassen auch von beweglichen Objekten. Bisher machte eine Kamera viele Einzelaufnahmen des Objektes aus verschiedenen Blickwinkeln, die eine Software anschließend zu einem dreidimensionalen Bild zusammensetzte, oder die Objekte wurden gescannt.

Ein System, das auf dem Prinzip „Shape-from-Shading“ (SfS) basiert, liefert nun mit einer Aufnahme dreidimensionale Bilder sowohl von ruhenden als auch beweglichen Gegenständen. Dabei fotografieren drei Kameras ein Bild synchron, wobei drei monochromatische Lampen, deren Wellenlängen um 40 nm zueinander verschoben sind, die Szene simultan beleuchten. Dielektrische, also teildurchlässige Spiegel und verschiedene Filter trennen die Wellenlängen des Lichts. Dabei ist bei der simultanen Aufnahme sichergestellt, dass jede Kamera nur das Licht der zu ihr gehörigen Leuchte wahrnimmt.