Projektdaten

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3D-Erfassung mittels Wärmebildprojektion und Roboterhandling von tranparenten komplexen Objekten

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Die flächenhafte dreidimensionale Erfassung von Strukturen spielt heute branchenübergreifend sowohl im industriellen Umfeld, z.B. in der Qualitätssicherung, der Mensch-Maschine-Interaktion, der Digitalisierung von Kunstgegenständen bis hin zur Kriminalistik eine große Rolle. Hierbei kommen optisch-kontaktlose 3D-Messtechniken, die sich durch ein überdurchschnittliches Wachstum von jährlich> 10% auszeichnen, zum Einsatz [quality measurement and inspection 2017]. Bei bisherigen optischen 3D-Messtechniken schränkt sich die Klasse auswertbarer Objekte jedoch auf solche mit sogenannten kooperativen Oberflächen ein. Dieser Begriff bezeichnet im weitesten Sinne diffus reflektierende (matte") Objekte ohne größeres Eindringverhalten oder gar Transmission von Licht. Dadurch bedingt können transparente komplexe Objekte bisher nur aufwändig i.A. taktil oder gar nicht dreidimensional erfasst werden. Geschlossene und echtzeitfähige Prozessketten z.B. in einer Qualitätskontrolle oder auch die schnelle Erfassung von Form und Lage für angepasste Handhabungs- und Transport-Operationen in automatischen Anlagen, sog. roboterbasierte Handlingsysteme, sind für derartige Objekte nicht realisierbar. Für die Lösung dieser applikationsgetriebenen wiss.-technischen Problemstellungen soll im Projekt der neue Ansatz der 3D-Erfassung von Objekten durch Wärmemusterprojektion verfolgt werden. Dabei werden transparente Objekte (z.B. Glas und transparente Kunststoffe) optisch vermessen, indem sie mit einer Serie von Wärmemustern (zerstörungsfrei um wenige Kelvin) strukturiert erwärmt werden. Anstelle von reflektiertem Licht werden die re-emittierenden Muster mittels Feminfrarotkamera (LVVIR1, MWIR2) aufgenommen. Durch die Verwendung von zwei derartigen Kameras in Stereo-Anordnung sollen dann mittels Korrelationsmethoden die 3D-Koordinaten genau und robust ermittelt werden. Aus den zuvor beschriebenen Beispielen und Problemen werden vier grundlegende Themen abgeleitet.