新的3D传感器扫描透明对象

研究人员在Fraunhofer应用光学和精密工程IOF研究所开发了一种新的3D形状采集测量方法。使用其“MWIR-3D传感器”,它们可以三维扫描物体,无论它们是由透明塑料还是玻璃制成。甚至可以在没有任何困难的情况下检测到具有闪亮金属或喷射黑色表面的物体。结合不同的材料对于新的3D红外传感器也没有问题。在3D传感器技术领域中,对象属性中的这种灵活性是第一。在生产和机器人的质量控制等领域可以想到应用。

玻璃和透明物体对机器可见

该系统适用于透明物体的3D检测的热辐射
Walter Oppel / Fraunhofer Iof

到目前为止,如果您希望使用传统的3D扫描仪准确测量反射性,透明或黑色表面,首先必须为此目的处理它们的表面。这意味着物体暂时涂覆有清漆进行测量。扫描后,通常必须以努力再次删除这一点。

Fraunhofer iof的最新发明将使未来对物体的不切实际和耗时的处理。由于测量领域的尺寸以及分辨率和速度,该方法也适用于生产过程中的质量控制或自动化应用。

这是可能的,因为耶拿Fraunhofer研究所的研究人员成功地制作了可用于3D测量的热辐射。因此,研究人员将该方法称为“热红外范围中的3D感测”。在系统的核心是一个高能量的co2激光与物体照射有关。

使用特殊镜头进行高功率密度,激光束扩展到垂直照射整个物体的线上。对于高分辨率测量结果,该行以特殊协调的序列在对象上移动。激光的能量被测量的物体吸收并部分地重新发射。

热成像和三角测量的组合

两个热成像相机通过两种不同的观点来分析对象上的狭窄和强烈红外线的热签名。之后,开发内部的软件从两个观看角度的信息计算空间像素,并将它们合并到测量对象的精确尺寸中。

为3D分析引入的热能是如此之低,以至于物体不会损坏。加热和非加热表面之间的温差通常小于3℃。因此,该方法也适用于敏感材料。

“通过从全表面热图案切换到窄的热带,我们成功地推进了这种技术,使我们能够满足在工业用途中的3D传感器上的要求,”强调马丁兰德曼,一位研究人员Fraunhofer Iof的“成像和传感”部门。与他的团队和一群研究人员一起“3DSINATION”,他一直在2017年以来致力于该系统。

“通过自适应镜光学器件,我们成功地将激光器的功率聚焦在更小的表面上,从而为热成像相机提供了更快的必要对比。只有这使得对于3D坐标的3D坐标可以实现小于10μm的精度,具有160mm的视野,“他解释说。

在机器人学中可以想象的应用

在成功的新测量方法的科学演示之后,研究人员现在正在积极地工作,使测量原则为市场准备好:“对我们来说,现在是将系统转移到实验室的实际使用,”马丁解释说兰德曼。他已经有了具体的应用领域:“我们的系统参数允许我们优化它以获得不同的应用场景。如果我们将分辨率降低到50μm以下,我们可以记录在一秒钟内设置的立体数据,从而足够快地用于机器人中的应用。“

在Fraunhofer Iof,研究人员目前正在开发基于MWIR 3D测量方法的各种系统。除了优化各种测量场景的方法外,在工业设备中将其应用于工业厂房外,由Martin Landmann和Group Seard博士领导的团队斯特凡博士博士正在致力于在机器人学中使用的系统。该系统侧重于将实验室设置转换为尽可能紧凑且稳健的原型。通过这种方式,可以使能机器人识别并掌握透明对象。

使用此MWIR 3D测量原理的第一个面向应用的系统是“Glass360dgree”。该系统专门设计用于检查光学生产中的玻璃元件,还旨在由研究伙伴使用,以测试测量过程如何集成到各种机器人过程中。

贸易期刊“Invision”荣誉新传感器为“Top Innovation 2021”

热红外区域的新3D测量方法最近被杂志“Invision”的“顶级创新2021”选择为“Invision” - 一种贸易杂志,用于图像处理,嵌入式视觉和测量技术的主题。“我们对Invision奖非常满意,”集团领导斯特凡博士博士议员说。“这是我们在过去几年中的强化工作的精彩确认,以及保持增强3D热系统的巨大动力。”

接触:

斯特芬博士哈斯特

Fraunhofer Iof.
成像和传感
Albert-Einstein-Straße7
07745耶拿
德国

电话:+49(0)3641 807-214
邮件:stefan.heist@iof.fraunhofer.de.

媒体联系人

Desiree Haak Strategie / Marketing / Koordination
Fraunhofer-Institutfürangewandteoptikund feinmechanik iof

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