Optische 3D-Messtechnik
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- Emil Heinrich
- vor 8 Jahren
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Transkript
1 Instruments Systems Division 3D Optische 3D-Messtechnik 2. Juni Berlin Dipl.-Ing. Thorsten Terboven Konica Minolta Photo Imaging Europe GmbH Instrument Systems Division 3D
2 3D Scanning - Inhalt KonicaMinolta / 3D Business 3D Modelling Software oder 3D Digitizer Anwendungsgebiete von 3D Digitizern Methoden der 3D Vermessung Qualitative Merkmale Genauigkeit vs. Preis Laser Triangulation: Stärken / Schwächen Arbeitsstufen der 3D Digitalisierung Kommerzielle 3D Digitizer Software und Systeme
3 3D Scanning - Inhalt KonicaMinolta / 3D Business 3D Modelling Software oder 3D Digitizer Anwendungsgebiete von 3D Digitizern Methoden der 3D Vermessung Qualitative Merkmale Genauigkeit vs. Preis Laser Triangulation: Stärken / Schwächen Arbeitsstufen der 3D Digitalisierung Kommerzielle 3D Digitizer Software und Systeme
4 Konica Corporation, Tokyo Minolta Co. Ltd., Osaka KONICA MINOLTA HOLDINGS, INC.
5 Konica Minolta Holding Gründungsjahr: 1873 (Merger Konica & Minolta 2003) Beschäftigte weltweit : Geschäftsbereiche: Bürokommunikationssysteme Optische Produkte Photographische Produkte Medizinische Geräte Messgeräte Muttergesellschaft: Konica Minolta Holdings, Inc., Tokio, Japan
6 Konica Minolta Network More than 140 subsidiaries in 34 countries Headquarters
7 Konica Minolta Business areas Office Equipment Optical technology Optical Equipment Konica Minolta Materials technology Imaging technology Photo Imaging Medical Imaging Nano technology Measuring Instruments Graphic Imaging
8 Konica Minolta Companies - Business companies - Konica Minolta Business Technologies, Inc. Konica Minolta Opto, Inc. Konica Minolta Photo Imaging, Inc. Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. Konica Minolta Sensing, Inc. Konica Minolta Holdings, Inc. - Common function companies - Konica Minolta Technology Center, Inc. Konica Minolta Business Expert, Inc.
9 Konica Minolta Sensing Hiroshi Furukawa President Location of head office: Consolidated Sales: Number of employees: *FY2003 Actual result Osaka 2.7 billion yen* Approx. 400 (consolidated) Manufacturing and sale of measuring instruments, etc. for industrial, photographic and medical purposes.
10 Bereiche Konica Minolta / Industriemesstechnik Vier Geschäftsbereiche Farbe Licht Display 3D Scanner
11 Instruments Systems Division / 3D Produkte A logical step towards extending Konica Minolta core expertise and product range in the sectors of colorimetry and optometry.
12 7 Years of 3D Experience - Model History VI-300, low end model VI-700, flexible low end model VI-900, high end generation
13 Die aktuellen 3D - Scanner
14 Lasertriangulation 3-D scanners principal operation
15 Lasertriangulation Kamera / CCD Laser
16 3D Scanning - Inhalt KonicaMinolta / 3D Business 3D Modelling Software oder 3D Digitizer Anwendungsgebiete von 3D Digitizern Methoden der 3D Vermessung Qualitative Merkmale Genauigkeit vs. Preis Laser Triangulation: Stärken / Schwächen Arbeitsstufen der 3D Digitalisierung Kommerzielle 3D Digitizer Software und Systeme
17 3D Digitalisierung - Modellieren oder Digitalisieren? Kong Maske 21 scans, Polygons
18 Modellieren oder Digitalisieren? Abhängig von der Objektbeschaffenheit und dem Endergebnis Modellieren Scannen Einfache regelmässige, geometrische Objekte Objekte mit scharfen Kanten,plane Flächen Organische Objekte Komplexe, unregelmäßige Geometrien Genaue Abbildung des Originals Kommerzielle 3D Modelling SW 3D Digitizer Via Solid oder Surface Modelling Scandata Bearbeitung Polygon oder NURBS Modell Punktewolke oder Polygon Modell NURBS Model via Flächenrückführung Texturieren, Animieren, Rendern CNC Fräsen / 3D Drucken Computer Grafik Rapid Prototyping
19 3D Scanning - Inhalt KonicaMinolta / 3D Business 3D Modelling Software oder 3D Digitizer Anwendungsgebiete von 3D Digitizern Methoden der 3D Vermessung Qualitative Merkmale Genauigkeit vs. Preis Laser Triangulation: Stärken / Schwächen Arbeitsstufen der 3D Digitalisierung Kommerzielle 3D Digitizer Software und Systeme
20 3D Applications Industry Cultural Heritage Medical Computer Graphics
21 3D Applications Industry Cultural Heritage Medical Computer Graphics
22 3D Applications - Industry Industrial Design - Motorcycle rim
23 3D Applications - Industry Wheel Object Proto type ; Feed back to CAD data Scan by VI-9i Polygon data CAD CAE Creating NURBS Continuous surface
24 3D Applications - Industry Industrial Design - Luge
25 3D Applications - Industry Industrial Design - Automobile
26 3D Applications - Industry Industrial Design - Car Seats
27 3D Applications - Industry Shoe - Design
28 3D Applications - Industry Toy Manfacturing
29 3D Applications - Industry Formula 1 Racing Inspection, Analysis, Verification
30 Fallbeispiel #1 Kabinenaufbau
31 Fallbeispiel #1 Kabinenaufbau
32 Fallbeispiel #1 Kabinenaufbau
33 Fallbeispiel #2 Sheet Metal Inspection Registration with best-fit
34 Fallbeispiel #2 Sheet Metal Inspection Pre-Definition for RPS Definition for matching
35 Fallbeispiel #2 Sheet Metal Inspection Analyze of the result about alignment
36 Fallbeispiel #2 Sheet Metal Inspection
37 3D Applications Industry Cultural Heritage Medical Computer Graphics
38 3D Applications - Cultural Heritage Virtual Heritage: High Quality 3D Acquisition and Presentation Project No: IST The ViHAP3D project aims at preserving, presenting, accessing and promoting cultural heritage by means of interactive high-quality 3D graphics.
39 3D Applications - Cultural Heritage VIHAP3D Consortium
40 3D Applications - Cultural Heritage
41 3D Applications - Cultural Heritage Robot Vision Project Automatic inspection of a model: Assembling 3D Digitizer with ABB Robot (Easy3Dscan Software + ProE).
42 3D Applications - Cultural Heritage
43 3D Applications - Cultural Heritage - Scan
44 3D Applications - Cultural Heritage - Scan
45 3D Applications - Cultural Heritage - Animation
46 3D Applications - Cultural Heritage - Reproduktion
47 3D Applications - Cultural Heritage - Reproduktion
48 3D Applications - Cultural Heritage Transportation packaging
49 3D Applications - Cultural Heritage Restauration
50 3D Applications - Cultural Heritage Archiving / Reproduction
51 3D Applications - Cultural Heritage Archiving / Reproduction
52 3D Applications - Cultural Heritage
53 3D Applications - Cultural Heritage
54 3D Applications - Cultural Heritage Architecture
55 3D Applications - Cultural Heritage
56 3D Applications - Cultural Heritage
57 3D Applications Industry Cultural Heritage Medical Computer Graphics
58 3D Applications - Medical Orthodontics
59 3D Applications - Medical Dental
60 3D Applications - Medical Dental
61 3D Applications - Medical Forensis
62 Comparative Study of Facial Reconstructions Scope Different facial reconstructions based on the same skull are often quite dissimilar depending on the person who did the reconstruction and the technique used. To our knowledge, the variability of facial reconstructions has never been subject of a scientific investigation. Therefore, the program committee of the RSFP 2005 decided to initiate a comparative study based on a real case. The Case In January 2003 a human skull was found in a forest near Celle, a town north of Hannover. The skull is in sound condition and nearly all teeth of the maxilla and mandible are present. Multiple dental treatments of bad quality are obvious. No other body parts were found in the surrounding. The identity of the person is still unknown.
63 Comparative Study of Facial Reconstructions Scanning of 11 head models
64 3D Applications - Medical Plastical Surgery / Reconstruction
65 3D Applications - Medical Plastical Surgery
66 3D Applications - Medical Plastical Surgery
67 3D Applications - Medical Hearing aid - ear impression scanning
68 3D Applications Industry Cultural Heritage Medical Computer Graphics
69 3D Applications - Computer Graphics Charakter Animation
70 3D Applications - Computer Graphics 3D Character Animation / Web Design
71 3D Applications - Computer Graphics Computer Graphics
72 3D Applications - Computer Graphics Modern Art
73 3D Applications - Glas Block Engraving Glas-Block engraving
74 Konica Minolta Partners
75 3D Scanning - Inhalt KonicaMinolta / 3D Business 3D Modelling Software oder 3D Digitizer Anwendungsgebiete von 3D Digitizern Methoden der 3D Vermessung Qualitative Merkmale Genauigkeit vs. Preis Laser Triangulation: Stärken / Schwächen Arbeitsstufen der 3D Digitalisierung Kommerzielle 3D Digitizer Software und Systeme
76 3D Digitizer - Methoden der Vermessung Contact (Tactile) Non-Contact Koordinatenmessmaschine (CMM) Renishaw, Microscribe etc. Aktiv Eigene Lichtquelle Passiv Umgebungslicht Objekt wird illuminiert um seine Form aufzunehmen Laser Strahl Laser Streifenlicht Strukturiertes Licht Time of Flight
77 3D Scanning - Inhalt KonicaMinolta / 3D Business 3D Modelling Software oder 3D Digitizer Anwendungsgebiete von 3D Digitizern Methoden der 3D Vermessung Qualitative Merkmale Genauigkeit vs. Preis Laser Triangulation: Stärken / Schwächen Arbeitsstufen der 3D Digitalisierung Kommerzielle 3D Digitizer Software und Systeme
78 3D Digitizer - Qualitätsmerkmale Auflösung (Geometrical Resolution) 0,008 mm Kleinste Veränderung in der Tiefe welche der Sensor erfassen kann! Genauigkeit (Accuracy) Statistische Genauigkeitsschwankungen unter mehrmaligen Messungen von einem bekanntem Wert. Minolta VI-900: (0,020 mm) bei einem Sigma sog. absolute Genauigkeit Minolta VI-910: (0,010 mm) bei einem Sigma sog. absolute Genauigkeit Minolta VI-9i: (0,005 mm) bei einem Sigma sog. absolute Genauigkeit Wiederholbarkeit von Messungen (Repeatability) Verzerren die Messungen mit einem 3D Laserscanner? Beeinflussungsfaktoren beim Messvorgang ( Envoiremental sensitivity) Welche Faktoren beeinflussen die Messungen? Windgeschwindigkeit, Temperatur, Vibration, Luftfeuchtigkeit,... Messgeschwindigkeit Wie viel Zeit benötigt man für eine Messung? (Messzeit?) Welcher zusätzlicher Zeitaufwand fällt an? (Rüstzeit?) Wie hoch ist der Zeitaufwand für die Nachbearbeitung? (Post Processing?)
79 3D Scanning - Inhalt KonicaMinolta / 3D Business 3D Modelling Software oder 3D Digitizer Anwendungsgebiete von 3D Digitizern Methoden der 3D Vermessung Qualitative Merkmale Genauigkeit vs. Preis Laser Triangulation: Stärken / Schwächen Arbeitsstufen der 3D Digitalisierung Kommerzielle 3D Digitizer Software und Systeme
80 Genauigkeit vs. Preis Inspection Reverse Engineering Accuracy Archeologie Medizin Kunst und Kultur Gaminig / Animation Web Price / Market
81 3D Scanning - Inhalt KonicaMinolta / 3D Business 3D Modelling Software oder 3D Digitizer Anwendungsgebiete von 3D Digitizern Methoden der 3D Vermessung Qualitative Merkmale Genauigkeit vs. Preis Laser Triangulation: Stärken / Schwächen Arbeitsstufen der 3D Digitalisierung Kommerzielle 3D Digitizer Software und Systeme
82 3D Digitalisierung mit Laser Triangulation (Stärken / Schwächen) Stärken Nachteile und Einschränkungen non contact sicher (nicht durchdringend) sicher (nicht durchdringend) kostengünstig schnell Laserlicht kann nur die sichtbaren Oberflächen erfassen Anfällig für gewisse Oberflächenbeschaffenheit Transparenz, Glanz, Reflektionen, viele Farbvariationen, Dunkelheit (kein reflektierendes Licht) Oberflächenstreuung. Irritation durch Spiegelung Warum sind Laserscanner eine gute Idee?? Kompaktheit, Mobilität Niedriger Energieverbrauch Wellenlänge ist einfach zu isolieren (690 Nanometer) keine Abweichungen (genau) guter Focus über lange Distanzen
83 3D Digitalisierung mit Laser Triangulation (Einschränkungen der Scan Objekte) Scan-Objekte Geeignet Nicht geeignet Helle, matte Farben: weiss, creme, beige, haut, grün Matte Oberflächen Rund, symmetrisch, mit Volumen Ohne Hinterschnitte Dunkle Farben: schwarz, dunkelblau Glänzende Oberflächen, Chrom, Glas Dünne, schmale Objekte, starke Vertiefungen Viele Hinterschnitte
84 3D Scanning - Inhalt KonicaMinolta / 3D Business 3D Modelling Software oder 3D Digitizer Anwendungsgebiete von 3D Digitizern Methoden der 3D Vermessung Qualitative Merkmale Genauigkeit vs. Preis Laser Triangulation: Stärken / Schwächen Arbeitsstufen der 3D Digitalisierung Kommerzielle 3D Digitizer Software und Systeme
85 3D Digitizing - Arbeitsstufen Objektvorbereitung: einpudern, einsprühen, modifizieren? (sägen, schneiden etc) Umgebung kontrollieren: Vibrationen?, Aussenlicht? Den Scanvorgang überlegen: rotieren um welche Achse?, montieren (Knetmasse)? Datenakquisition: Drehteller, manuell oder beides Scan Data Editing: Ausreisser & Randmaterial entfernen Scans aneinander registrieren (gemeinsame Koordinaten System) Scan Data Editing: Überlappendes Material kontrollieren Scans mergen (zusammenschweißen) Scan Data Editing: Löcher schließen, Bereiche glätten, Polygon Reduzierung Fertiges polygonales Model: (15 Min. bis 3 Tage, 4 Scans bis 100 Scans)
86 3D Punktewolke
87 3D Polygonal Mesh
88 3D Polygonales Modell
89 3D CAD Model
90 3D Scanning - Inhalt KonicaMinolta / 3D Business 3D Modelling Software oder 3D Digitizer Anwendungsgebiete von 3D Digitizern Methoden der 3D Vermessung Qualitative Merkmale Genauigkeit vs. Preis Laser Triangulation: Stärken / Schwächen Arbeitsstufen der 3D Digitalisierung Kommerzielle 3D Digitizer Software und Systeme
91 3D Scanning - Inhalt Kommerzielle 3D Digitizer Software und Systeme Allgemeine Übersicht FARO 3D Printer GOM Konica Minolta
92 Die aktuellen 3D - Scanner Easy to use, portable Capture 3D geometry & color Capture geometr. Points in 2,5 sec. 0,008 mm Precision +/- 0,10 mm accuracy, 60 cm, tele 3 exchangeable lenses with Autofocus 128MB Memory Card, Panel & LCD Windows NT/2000/XP
93 Die aktuellen 3D - Scanner Easy to use, portable High Accuracy (User Compenstion System) Capture 3D geometry & color capture geometr. Points in 2,5 sec. 0,008 mm Precision +/- 0,05 mm accuracy, 60 cm, tele 3 exchangeable lenses with Autofocus Windows NT/2000/XP Photogrammetry add on
94 Vergleich der aktuellen Produkte VIVID910 VIVID9i(VI-9i) Object Distance Range 0.6m to 2.5m(2m for WIDE lens) 0.5m to 2.5m Field of View 0.6m to 1.2m 0.6m to 1.0m Input Range(x,y,z) ~ ~ Scan Mode & Input Time FAST(0.3sec)/FINE(2.5sec) New FINE(2.5sec) Accuracy tele X:±0.22 Y:±0.16 Z:±0.10mm tele XYZ:±0.05/±0.10mm middle X:±0.38 Y:±0.31 Z:±0.20mm middle XYZ:±0.10/±0.20mm wide X:±1.40 Y:±1.04 Z:±0.40mm wide XYZ:±0.20/±0.40mm (Z valueisto thez referenceplane) (Z valueisto thez inputrange) (Condition:0.6m,20 C) (Condition:0.6m/1.0m, 20 C (User compensation system use) Precision tele 0.008mm tele 0.008mm middle 0.016mm middle 0.016mm wide 0.032mm wide 0.032mm (Condition:0.6m,20 C) (Condition:0.6m,20 C) Memory Media ATA PC card Type None (It can't be measured with an operation panel.)
95 Optionales Photogrammetriesystem in der Praxis Area N Area1 Area2
96 Optionales Photogrammetriesystem in der Praxis
97 Photogrammetriesystem für größere Bauteile
98 New Field Calibration System High reliability against changing environments or lens exchange
99 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Merci beaucoup! Kiitos! Děkuji! Obrigado! Dziękuję! Muchas Gracias! Spassíba! Thank you! Äfchari sto! Aligatou! Vielen Dank! Dankie! Schukran! Mile Gracie! Köszönöm! Teşekkür ederim!
100 Thorsten Terboven Konica Minolta Photo Imaging Europe GmbH Instrument Systems Division Europaallee 17 D Langenhagen
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