3D-Profil-Messtechnik für industrielle Bildverarbeitung

Wie in unserem letzten Blogbeitrag erörtert, gibt es vier primäre 3D-Technologien, die in der Bildverarbeitung eingesetzt werden: Stereovision, Time of Flight (ToF), strukturiertes Licht und 3D-Profilmessung (Laser-Triangulation).

In diesem Blogbeitrag behandeln wir die 3D-Profilmessung und untersuchen die dabei verwendete Technologie und wie sie Probleme in der Bildverarbeitung lösen kann.

Was ist 3D-Profilmessung?

Die 3D-Profilmessung ist eine 3D-Vision-Strategie, die die Veränderung einer festen Laserlinie misst, wenn diese auf ein Objekt projiziert wird, wobei eine Kamera in einem bekannten Offset-Winkel montiert ist. Wenn das Objekt die Laserlinie passiert, werden Tausende von Profilen pro Sekunde erzeugt, was zu einem hochpräzisen 3D-Bild des Zielobjekts führt.

Diese Technologie ist eine aktive Methode der 3D-Vision, die zusätzlich zu einer Bildverarbeitungskamera auf Laser und eine strukturierte Umgebung angewiesen ist, um effektiv zu funktionieren.

Die 3D-Profilmessung erfordert Bewegung, um das Profil des Objekts zu messen. Dies ermöglicht den „Scan“, den der Sensor erfasst, wenn das Zielobjekt die Laserlinie passiert.

Hohe Genauigkeit

Durch den Einsatz von Laserprofilierung kann diese 3D-Technologie ein Objekt mit extrem hoher Genauigkeit messen, mit einer Tiefenauflösung im Mikrometerbereich (μm). Das Ergebnis ist eine spektakulär detaillierte Punktwolke des Objekts.

Hohe Genauigkeit spiegelt sich in der Punktwolke wider.

Vor- und Nachteile der 3D-Profilmessung

Bei der Bewertung der Vor- und Nachteile der 3D-Profilmessungstechnologie für Ihre gewählte Anwendung ist es wichtig, die Kosten und die Einfachheit der Einrichtung zu berücksichtigen, sowie die Faktoren, die einen erfolgreichen 3D-Profilmessungsaufbau behindern könnten.

Die 3D-Profilmessung hat im Allgemeinen Schwierigkeiten mit stark reflektierenden oder lichtabsorbierenden Oberflächen. Die Wahl der richtigen Wellenlänge und Leistung des Lasers entsprechend dem Oberflächenmaterial Ihres Zielobjekts ist entscheidend.

Positiv ist, dass die 3D-Profilmessung bei kürzeren Distanzen hervorragend funktioniert, was es Ingenieuren und OEMs ermöglicht, 3D-Vision in beengteren Umgebungen zu implementieren.

Die 3D-Profilmessung eignet sich insgesamt am besten für Höhen- und Formmessungen, beispielsweise für Anwendungen wie Metrologie und Oberflächeninspektion.

Die Lasertriangulation kann auch eine robuste Option in Bereichen mit einem vorinstallierten Förderband sein, wie z. B. bei der Automobilinspektion oder der Qualitätskontrolle (QC) von Lebensmitteln.

Einrichtung eines 3D-Profilmessungsaufbaus

Die verwendete Linienlaserdiode wird normalerweise in einer festen Perspektive platziert, senkrecht zur Bewegungsrichtung des Objekts. Die Kamera wird dann in einem bekannten Winkelversatz zum Ziel positioniert.

„DIY“ 3D-Vision-Setup mit zwei Kameras und einem Laser.

Mehrere Kameras können verwendet werden, um Okklusionen zu reduzieren und die Genauigkeit der Oberflächenmessung an den tiefsten Punkten zu erhöhen.

Für diejenigen, die nichts dagegen haben, einzelne Teile für ihren eigenen „DIY“-Lasertriangulationsaufbau zu beschaffen, können robuste Ergebnisse erzielt werden, wenn sie bereit sind, die nötige Arbeit zu investieren.

Dies beinhaltet die Berechnung der beteiligten Winkelabweichungen, die Verwendung des besten Algorithmus zur Bestimmung der Spitzenerkennung (oder Strahlextraktion) und die Auswahl der richtigen Kamera(s), Objektiv(e) und des Lasers.

Die richtige Hardware wählen

Wenn der DIY-Ansatz für Ihre Anwendung geeignet ist, empfehlen wir Ihnen, unsere Produktseite und unser Vertriebsteam zu konsultieren, um die richtigen Teile auszuwählen. Wir bieten eine große Auswahl an Bildverarbeitungskameras, Objektiven und Lasern, um Sie beim Aufbau Ihres DIY 3D-Profilmessungs-Setups zu unterstützen.

Wenn jedoch die Geschwindigkeit der Einrichtung entscheidend ist oder wenn Ihre Anwendung mehrere 3D-Sensoren erfordert, könnte eine „Plug-and-Play“-Lösung vorzuziehen sein.

Die Matrox AltiZ ist eine All-in-One-Hochpräzisions-3D-Profilkamera und insgesamt eine ausgezeichnete Wahl für diejenigen, die ein Lasertriangulationssystem suchen, das einfach einzurichten ist. Mit einem Dual-Kamera- und Einzellaserdesign reduziert die Matrox AltiZ die Scanlücken erheblich, die häufig an kritischen Oberflächenverbindungen aufgrund optischer Verdeckungen auftreten.

Matrox AltiZ

Einzigartige Algorithmen, die im Sensor laufen, erzeugen automatisch verschiedene Arten von zuverlässigen 3D-Daten – einzelne Profile, Tiefenkarten oder Punktwolken – indem sie die Pixeldaten der beiden integrierten Bildsensoren kombinieren, die automatisch für eine konstante horizontale Auflösung abgetastet werden.

Sehen Sie sich oben unsere Demo des Matrox AltiZ an

Das bedeutet, Sie können ein effektives 3D-Profilmesssystem implementieren, ohne den Großteil der rigorosen Vorbereitung, die für einen DIY-Ansatz erforderlich ist. Das robuste IP67-zertifizierte Aluminiumgehäuse und die M12-Anschlüsse bedeuten auch, dass Systemintegratoren diese Kamera zuverlässig in rauen Industrieumgebungen einsetzen können.

3D-Profilmessungs-Software

Der AltiZ profitiert außerdem von einer GenICam-kompatiblen GigE Vision-Schnittstelle als Standard, um direkt mit Matrox Imaging und Vision-Software von Drittanbietern zusammenzuarbeiten.

Die Matrox Imaging Library (MIL) X ermöglicht es Benutzern, ihren 3D-Vision-Aufbau mit Bilderfassung, -verarbeitung, -analyse, -anzeige und -archivierung zu kombinieren, geeignet für eine Vielzahl von industriellen Bildverarbeitungsanwendungen.

Matrox Capture Works enthält spezifische Ansichten für den Matrox AltiZ zur Abstimmung der Spitzenlaserlinienerfassung, zur Konfiguration des Scanvolumens und zur Einstellung der Geräteauslösung.

Die 3D-Sensoren arbeiten auch mit Matrox Design Assistant X, einer Windows-basierten integrierten Entwicklungsumgebung (IDE), die auf MIL basiert. Hier entstehen Vision-Anwendungen aus der Erstellung von Flussdiagrammen und deren Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) aus der Erstellung von Webseiten.

Für weitere Informationen zu den oben genannten Themen können Sie gerne unser informatives E-Book zu 3D-Bildgebungstechniken konsultieren. Spezifikationen für verschiedene 3D-Bildgebungslösungen finden Sie in den Datenblättern unserer Kameras, die auf unserer Website verfügbar sind, um Ihnen bei der Entscheidung für das optimale 3D-Bildverarbeitungskameramodell für Ihre industrielle Anwendung zu helfen.