Innovative Verfahren für die 3D Laser-Triangulation

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1 Innovative Verfahren für die 3D Laser-Triangulation C2 C4 C3

2 Firmenprofil AT Automation Technology GmbH Seit 1998 Sitz in Bad Oldesloe zwischen Hamburg und Lübeck 20 Mitarbeiter (Ingenieure) Zwei Geschäftsfelder (IR und 3D) Weltweites Netzwerk von Partnern und Distributoren Umsatz 6,0 Mio p.a.

3 Die Geschäftsfelder von AT Automation Technology GmbH Distribution von IR-Kameras (FLIR) 3D-Triangulationssensoren IR Softwareentwicklung zur Temperaturübewachung, Prozesssteuerung und Z.F.P. schlüsselfertige Thermografiesysteme Schutzgehäuse für IR-Kameras 3D-Kompaktsensoren IP67 Carbon-Check Softwareentwicklung zur Konfiguration und Kalibrierung von 3D-Sensoren.

4 Das Messverfahren Lasertriangulation/-lichtschnitt Triangulationsaufbau Beispiel Z Y X Bild des Prüfobjektes Sensorbild der Laserlinie

5 3D-Technologie von AT Aufnahme mit Hochgeschwindigkeits CMOS-Sensor Integrierte Bildverarbeitung mit FPGA Ausgabe der ermittelten Profildaten über CameraLink oder GigE-Vision VORTEIL Profilaufnahme mit bis zu Hz!

6 3D-Technologie von AT Ermittlung der Linienposition im Sensorbild mit FPGA: Auswahl an Algorithmen MAX TRSH COG FIR-PEAK Smoothing filter di ( y) dy ZCD FIR

7 Der 3D-Algorithmus FIR-Peak Savitzky-Golay Auswahl an 5, 7 oder 9 Koeffizienten Glättungsfilter Differenzierungsfilter Rohdaten Ermittlung des Nulldurchgangs ergibt die Position der Gauss mit Präzision von 6 Subpixeln (1/64 Pixel)

8 3D-Technologie von AT Höhenbild Verfahren des Prüfobjektes -Linearachse -Transportband -Dreheinheit

9 Intensität Profilvermessung von Oberflächen mit inhomogener Reflektivität Sensorzeile

10 Profilvermessung von Oberflächen mit inhomogener Reflektivität. Der Multiple-Slope Modus (HDR-3D) Intensität Single-Slope Modus Intensität Dual-Slope Modus Triple-Slope Modus Intensität Sättigung Sättigung 1 DS Reset Spannung 2 3 Sättigung TS Reset Spannung DS Reset Spannung Belichtungszeit DS Reset Zeit Belichtungszeit DS Reset TS Reset Zeit Zeit Belichtungszeit

11 Intensität Intensität Intensität Profilvermessung von Oberflächen mit inhomogener Reflektivität. Der Multi-Slope Modus (HDR-3D) Single-Slope Modus Dual-Slope Modus Triple-Slope Modus Sensorzeile Sensorzeile Sensorzeile

12 Profilvermessung von Oberflächen mit inhomogener Reflektivität. Der Multi-Frame Modus (HDR-3D) Mehrfaches Auslesen des Sensors Profilaufnahme Nr.1, t=4µs Profilaufnahme Nr. 2, t=200µs Integrierte Filterung der Profildaten min. < Breite der Gauss <max. Kombiniertes Höhenprofil

13 Hochgeschwindigkeitsvermessung Die Profilfrequenz der Kamera ist abhänging von der Auslesezeit des Sensorbildes Die Definition von Auslesebereichen (Areas Of Interest) erhöht die Profilfrequenz AoiOffsetY AoiHeight Profilfrequenz 3000Hz beim Auslesen eines AOIs Profilfrequenz 500Hz beim Auslesen des gesamten Sensorbildes Eine Hochgeschwindigkeitsvermessung erfordert die Definition von kleinen AOIs

14 Hochgeschwindigkeitsvermessung von Oberflächen mit variabler Profilhöhe Scan-Richtung Scan-Richtung Rampe Welligkeit Exzentrizität Die Hochgeschwindigkeitsvermessung mit Hilfe von kleinen AOIs ist hier nicht möglich, denn sie können nicht den gesamten vertikalen Verlauf der Laserlinie aufzeichnen!

15 Hochgeschwindigkeitsvermessung mit dynamischer Linienverfolgung (AOI-Tracking) Die Position des AOIs (AoiOffsetY) wird automatisch von der Kamera aktualisiert und die Laserlinie wird im Sensorbild verfolgt. Vorteil: hohe Profilfrequenz bei großem Z-Range. AoiOffsetY=600 AoiOffsetY=400 AoiOffsetY=200

16 Eingeschränkte optische Schärfentiefe Schärfentiefe unscharfe Linienabbildung Eingeschränkte optische Schärfentiefe bedingt durch die Triangulationsanordnung

17 Scheimpflug-Adapter Scheimpflugwinkel Spezieller Adapter (Gehäusevorderteil) ermöglicht die Verkippung des Sensors nach dem optischen Prinzip von Scheimpflug Homogene Linienabbildung unabhängig von der Messhöhe Verbesserte Schärfentiefe mit Scheimpflug-Adapter

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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