3D-Vision Revolution
3D-Flächensensor mit Wechseloptiken bei konstantem Arbeitsabstand
Die Auswahl des geeigneten Sensors hängt von vielen Faktoren ab. Eine kompakte Bauweise, Robustheit, leichte Bedienung und Langlebigkeit spielen eine Rolle. Dazu müssen auch die inneren Werte stimmen. Reicht die Auflösung, der Messbereich und der Arbeitsabstand? Die Praxis zeigt, dass die Auswahl oftmals nur den brauchbarsten Kompromiss darstellt oder mit hohen Kosten für die Anpassung verbunden ist. Das Sensorkonzept des 3D-Flächensensor ShapeScan 3D bedient sich jetzt neuer Möglichkeiten.
Wie bei einer herkömmlichen 2D-Kamera können bei dem 3D-Flächensensor die Messfelder durch einfaches Tauschen der M12-Objektive variiert werden, die in unterschiedlichen Brennweiten und Blendenstärken verfügbar sind. Das besondere ist aber, dass bei Auswahl der zueinander passenderen Kamera- und Projektionsoptiken der Arbeitsabstand immer konstant bleibt. Dies ist durch ein eigenes Projektionsmodul möglich, das auf Basis der DLP Technologie von Texas Instruments entwickelt wurde. Durch Einsatz entsprechender Brennweiten ermöglicht die neue Baureihe die Einrichtung von Messvolumina zwischen 40x25x10mm und 165x110x70mm in insgesamt fünf Stufen, wobei der Arbeitsabstand immer 200mm beträgt. „Damit stellt diese neuartige Sensorgeneration eine kleine bis mittlere Revolution auf dem Markt dar“ so Christian Benderoth, Vertriebsleiter bei GFMesstechnik. „Die Vorteile des Systems liegen vor allem in der Einfachheit der Komponenten. Das Sensorkonzept kann modular für verschiedenste Aufgaben genutzt werden.“ Der 3D-Sensor liefert eine metrisch kalibrierte Punktwolke, die über die standardisierte Ethernet-Schnittstelle direkt in der dahinter geschalteten Software verarbeitet wird. „Hier ist der User sehr flexibel in der Wahl seiner Bildverarbeitungssoftware“ so Benderoth weiter. „Neben unseren eigenen Lösungen können auch gängige Pakete wie Halcon, Geomagic, Polyworks oder Aqsense angesprochen werden, um nur einige zu nennen.“
Messgenauigkeit im Fokus
„Unser Fokus lag schon immer darauf, Messgeräte zu entwickeln, die den hohen Ansprüchen der Industrie standhalten, da spielt die Messgenauigkeit eine entscheidende Rolle“, erläutert Dr. Gottfried Frankowski, Geschäftsführer der GFMesstechnik. Diesem Prinzip ist man bei der Entwicklung der neuen Sensor Generation treu geblieben. Der Einsatz von monochromen Lichtquellen in Kombination mit entsprechenden schmalbandigen Filtern erlaubt maximale Fremdlichtstabilität. Materialfarben oder Geometrie haben keinen Einfluss auf die Messgenauigkeit. Die Lichtintensität konnte gegenüber der ersten Generation um ein Vielfaches gesteigert werden, was zukünftig auch Messfelder im Bereich von bis zu einem Quadratmeter zulässt. Ebenfalls optimiert wurde die Kameraauflösung. Zunächst sind 1,4MP Kameras in den Sensoren verfügbar. Durch den modularen Aufbau kann zukünftig auch mit weitaus höheren Kameraauflösungen gearbeitet werden. Die 3D Fähigkeiten der Sensoren sind dabei so ausgeprägt, dass z.B. einer Lateralauflösung von 40µm mit einer Höhenauflösung von 4µm oder sogar darunter verbunden ist. Die Sensoren eignen sich daher z.B. für genaue Ebenheits- und Welligkeitsmessungen, und dies trotz ihres großen Höhenmessbereichs.
Auswertungen direkt im Sensor
Die neuen 3D-Sensoren verfügen über eine beachtliche integrierte Rechenleistung, die nicht nur die schnelle und präzise Ermittlung der 3D Punktwolke ermöglicht, sondern auch für nahezu beliebige weitere Auswertungen direkt im Sensor eingesetzt werden kann. So verfügen die IP65-Sensoren neben einem Industrie-Ethernet-Anschluss mit integrierter Spannungsversorgung (POE) auch über binäre Logik- Ein- und- Ausgänge, z.B. zum Starten von Messungen und zur Ausgabe von gut/schlecht-Signalen. Sie lassen sich dank Ihrer Kompaktheit und geringen Gewichts nahezu überall integrieren. In erster Linie sollen sich daher Systemintegratoren und Automatisierer von diesen Sensoren angesprochen fühlen.
