3D-Messverfahren Streifenprojektion

Transkript

1 3D-Messverfahren Streifenprojektion Juli 2014 Thomas Köhler

2 Agenda Optische 3D-Messtechnik MarSurf FP 40/180 Was ist messbar mit Streifenlicht? Thomas Köhler

3 Optische 3D-Messtechnik MarSurf FP 40/180 3D-Scanner (Fringe Projection) Thomas Köhler

4 Optische 3D-Messtechnik Messgerät zur schnellen, vollautomatisierten 3D-Messung von Freiformen z.b. Optische Komponenten (z.b. Linsen) Spritzgussformen Spritzgussteile Turboladerschaufeln Erzeugung einer 3D-Punktewolke (ASCI-Format) Auswertung zum CAD-Modell mit professioneller, weltweit bewährter Auswerte-Software Geomagic Control Thomas Köhler

5 Optische 3D-Messtechnik Das Grundprinzip des 3D-Scanners IOF Fraunhofer Institut Angewandte Optik und Feinmechanik Thomas Köhler

6 Optische 3D-Messtechnik Das Grundprinzip des 3D-Scanners Werkstück / Messobjekt IOF Fraunhofer Institut Angewandte Optik und Feinmechanik Thomas Köhler

7 Optische 3D-Messtechnik Das Grundprinzip des 3D-Scanners Streifenprojektor: Sequentielle Projektion von zwei Sequenzen von Gitterstrukturen (diese werden nacheinander projiziert) Sequenzen sind 90 gegeneinander um die optische Achse verdreht IOF Fraunhofer Institut Angewandte Optik und Feinmechanik Thomas Köhler

8 Optische 3D-Messtechnik Das Grundprinzip des 3D-Scanners Sequenz 1 Sequenz 2 (90 gedreht) IOF Fraunhofer Institut Angewandte Optik und Feinmechanik Thomas Köhler

9 Optische 3D-Messtechnik Das Grundprinzip des 3D-Scanners Erfassung des Objektpunkts mittels 2 Kameras: Der Projektor beleuchtet, die zwei Kameras beobachten gleichzeitig das Objekt IOF Fraunhofer Institut Angewandte Optik und Feinmechanik Thomas Köhler

10 Optische 3D-Messtechnik Das Grundprinzip des 3D-Scanners Triangulationsbasis: Erfassung des Objektpunkts mittels 2 Kameras Triangulation der Kamerabilder (Bildkoordinaten) IOF Fraunhofer Institut Angewandte Optik und Feinmechanik Thomas Köhler

11 Thomas Köhler

12 stereobasierte multi-view Streifenprojektion K-P-K selbstkalibrierendes Messsystem keine Passmarken auf dem Objekt notwendig Topkamera (Verknüpfungskamera) Drehachse für die Optik schnelle, automatisierte 3D-Messung von Freiformen Ergebnis: 3D-Punktewolke (ASCI-Format) Geräteparameter Messfelder: Ø40 mm und Ø180 mm Höhe Messvolumen: mm Messunsicherheit: 5 25 µm (3D) 2 5 µm (2D, planar) Teilansichten [N]: 1 24 Maximale Punktedichte: 2 N x 2 Mio Messzeit: N x (30 60) s Unterschnitt am Objekt: bis maximal Thomas Köhler

13 IOF Fraunhofer Institut Angewandte Optik und Feinmechanik Thomas Köhler

14 Strahlengang des Sensorkopfes Die Messkameras K 1 und K 2 und die Projektionseinheit bilden zusammen den jeweiligen Sensorkopf Die Spiegelbaugruppe wird zum simultanen Umschalten von Projektionsrichtung und Beobachtungsrichtung des Sensorkopfes genutzt. Dadurch kann das Messobjekt aus zwei Messrichtungen, d.h. von schräg oben als auch schräg von der Seite gemessen werden Thomas Köhler

15 Thomas Köhler

16 Durchführung einer Messung: Werkstück einlegen (Fadenkreuz als Positonierhilfe) Belichtung entsprechend der Oberfläche einstellen Vorkonfigurierten Messplan auswählen Scan starten Eine 3D-Punkte-Wolke der Werkstückgeometrie erzeugen Mit der Geomagic Control Software auswerten Thomas Köhler

17 Bediensoftware Parameter: Positionierung Messobjekt, Möglichkeit zum manuellen Abfahren der Messpositionen Thomas Köhler

18 Bediensoftware Parameter: Auswahl Helligkeitsstufen (Belichtungszeiten) je nach Oberflächenbeschaffenheit Thomas Köhler

19 Bediensoftware Parameter: Auswahl eines vorkonfigurierten Messplans Thomas Köhler

20 Überwachungssoftware Protokoll: Visuelles Feedback während einer Messung Thomas Köhler

21 Auswertesoftware Geomagic Control Bei Geomagic Control handelt es sich um eine branchenweit umfangreiche, robuste und genaue 3D-Messlösung und Automatisierungsplattform für den Einsatz berührungslos erfassten Daten Dank seiner Nutzerfreundlichkeit, Flexibilität und außerordentlichen Anpassbarkeit ermöglicht Geomagic Control zuverlässige und zugleich neuartige Lösungen, die dem Kunden Zeit sparen und dabei helfen konsistent hochwertigste Produkte zu fertigen (Quelle: Thomas Köhler

22 Auswertesoftware: Geomagic Control Thomas Köhler

23 Beispiel: Messung einer Kunststofflinse Thomas Köhler

24 Messergebnis: triangulierte Fläche Referenz: CAD-Modell Auswertung: 3D-Vergleich farbkodiert Auswertung: 2D-Schnitte mit farbkodierter, überhöhter Darstellung der Abweichung Quelle: Messobjekt Firma UPT Thomas Köhler

25 Zusammenfassung der Vorteile: Schnelle, hochgenaue Messung der kompletten 3D-Kontur (Freiform) Durch den Einsatz einer Verknüpfungskamera keine Passmarken notwendig Keine spezielle Werkstückaufnahme notwendig, da das Werkstück nicht bewegt wird Direkter Vergleich zu CAD-Daten Einsatz in fast allen Branchen Keine Kalibrierung durch den Anwender notwendig, das System kalibriert sich vollautomatisch während jeder Messung ohne Zeitverzug Professionelle, weltweit bewährte Auswerte Software Geomagic Control Thomas Köhler

26 3D-Messverfahren Streifenprojektion Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Thomas Köhler