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Auswahl des richtigen BV-Systems

Laser-Triangulation

Die Laser-Triangulation findet in vielen Bereichen Anwendung. Sie wird zur Qualitätskontrolle, zur Inspektion von Oberflächen und zur Erstellung detaillierter 3D-Scans verwendet. Durch ihre hohe Genauigkeit und Vielseitigkeit ist sie eine wertvolle Technologie in der modernen Bildverarbeitung.

Dabei wird eine Laserlinie auf das zu messende Objekt projiziert und die Verformung dieser Linie durch die Objektgeometrie analysiert. Laser-Triangulation ermöglicht die präzise Messung von Höhen, Konturen und Volumen bis in den einstelligen Mikrometerbereich.

Funktionsweise Laser-Triangulation

Laserlinien-Projektion auf das Objekt

Bei der Laser-Triangulation wird eine Laserlinie auf das zu vermessende Objekt projiziert. Diese Projektion erfolgt in der Regel von oben, um eine klare Sichtlinie zwischen dem Laser und dem Objekt zu gewährleisten.

Aufnahme des Laserprofils

Eine Kamera nimmt das durch die Laserlinie erzeugte Profil auf dem Flächensensor auf. Dieses Einzelbild zeigt, wie die Laserlinie durch die Oberfläche des Objekts verzerrt wird, was Rückschlüsse auf die Form des Objekts zulässt.

Erstellung einer vollständigen 3D-Punktwolke

Um eine vollständige 3D-Punktwolke zu erzeugen, müssen viele solcher Laserprofile aufgenommen werden. Dies erfordert mehrere Bilder, die schrittweise aufgenommen und miteinander kombiniert werden.

Bewegung des Objekts oder des Sensors

Für die Erfassung der erforderlichen Profile muss entweder das Objekt oder der Sensor bewegt werden. Dies ermöglicht es, unterschiedliche Perspektiven der Oberfläche zu erfassen und ein vollständiges 3D-Bild zu erstellen.

Verwendung eines Encoders zur Vermeidung von Verzerrungen

Um Verzerrungen in Transportrichtung zu vermeiden, wird ein Encoder eingesetzt. Dieser sorgt dafür, dass die Bewegung präzise gemessen wird und die erfassten Profile korrekt zusammengefügt werden können.

3D-Scandaten - Laser-Triangulation

Ein echtes, korrektes Messen im Raum ist möglich, da die reale 3D-Form des Bauteils bekannt ist.

Vorteile der Laser-Triangulation

1. Unabhängig von Grautönen des Objekts

Die Lasertriangulation konzentriert sich auf die Höheninformation des Objekts und ist daher unabhängig von den Grautönen des Objekts. Dies ermöglicht eine konsistente Messung, unabhängig von der Helligkeit des Materials.

2. Hohe x-Auflösung

Mit der Lasertriangulation ist eine hohe x-Auflösung möglich. Typischerweise kann eine Auflösung von bis zu 4K mit einem einzigen Sensor erreicht werden, was eine präzise Erfassung von Details ermöglicht.

3. Hohe Z-Genauigkeit

Dank des Subpixeling-Verfahrens zur Laserlinienerkennung kann die Lasertriangulation eine Z-Genauigkeit im Mikrometerbereich erreichen. Dies ist besonders für kleinere Prüfbereiche (ROIs) von großer Bedeutung.

4. Dichte 3D-Punktwolken

Die Methode liefert 3D-Daten für jedes einzelne Sensorpixel, was zu dichten und detaillierten 3D-Punktwolken führt. Diese Punktwolken bieten eine umfassende Darstellung der Objektoberfläche.

5. Intensitätsbild-Auswertungen

Neben der Höheninformation können auch Intensitätsbilder ausgewertet werden. Dies ermöglicht zusätzliche Analysen und die Erfassung von weiteren Merkmalen des Objekts.

6. Robustheit gegenüber Fremdlicht

Bandpassfilter mit scharfbandigen Transmissionsbereichen sorgen dafür, dass nur Laserlicht durchgelassen wird, was die Messgenauigkeit erhöht. Gleichzeitig wird mit intensiven, monochromatischen Lasern gearbeitet.

Mögliche Nachteile

1. Bewegung des Sensors oder des Objekts

Für die Erfassung der notwendigen Laserprofile ist es erforderlich, dass entweder der Sensor oder das Objekt bewegt wird. Diese Bewegungsanforderung kann die Komplexität der Anwendung erhöhen.

2. Notwendigkeit eines Encoders

Ein Encoder ist erforderlich, um die Bewegung präzise zu erfassen und Verzerrungen zu vermeiden. Dies führt zu zusätzlichen Hardwareanforderungen.

3. Zusätzliche Kosten für Handling & Encoder

Die Integration von Handling-Systemen und Encodern kann zusätzliche Kosten verursachen, die bei der Implementierung der Lasertriangulation zu berücksichtigen sind.

4. Mögliche Abschattungs-Effekte

Aufgrund des Triangulationswinkels kann es zu Abschattungen kommen. Diese können durch die Verwendung von zwei Sensorköpfen kompensiert werden, was jedoch die Komplexität und Kosten erhöhen kann.

5. Monochromatischer Laser

Der Einsatz eines monochromatischen Lasers kann problematisch sein, wenn das Objekt farbig ist und die Laserfarbe von der komplementären Objektfarbe absorbiert wird. Dies kann die Belichtungszeit massiv beeinflussen.

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