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3D-Erfassung transparenter Oberflächen mit Wärmestrahlung

Die 3D-Form transparenter oder glänzender Oberflächen ist optisch schwer zu erfassen. Ein neuer 3D-InfrarotSensor ermöglicht dies jetzt wahlweise entweder sehr genau (Messunsicherheit ca.10µm) oder sehr schnell (3D-Erfassung in unter 1s).

3D-Aufnahme einer Parfumflasche (o.). In unter 1s wurde ein intensiver thermischer Streifen in Schritten zu 0,7mm über das Objekt bewegt und 99 Bilder aufgenommen. (Bild: Fraunhofer-Institut IOF)

 

Spiegelnde, durchsichtige oder schwarze Oberflächen sind mit konventioneller Sensorik schwierig bzw. gar nicht zu erfassen. Um das zu umgehen, werden diese Oberflächen bislang für Prüfzwecke oft mit einem matten Lack überzogen, der nach der Prüfung wieder entfernt wird. Für Echtzeitprozesse ist diese Vorgehensweise eher unpraktisch. Ein Ausweg ist die Verwendung von IR-Strahlung. Viele Oberflächen werden dabei opak und lassen sich so vermessen. Am Fraunhofer IOF wurde nun eine Methode entwickelt, die Wärmestrahlung (Wellenlänge 10,6µm) zur Beleuchtung einsetzt. Dabei wird das Licht vom Objekt nicht einfach reflektiert, sondern vor allem absorbiert und emittiert. Normalerweise werden bei der stereoskopischen Erfassung Objekte mit speziellen Streifenmustern flächig be leuchtet und die reflektierte Strahlung mit zwei Kameras synchron aufgenom men. Dank der speziellen Muster lassen sich die 2D-Daten aus den Kameras eindeutig räumlichen Bildpunkten zuordnen. Das technische Grundprinzip, bei dem das Muster durch eine rotierende Scheibe vorgegeben wird, ist auch auf die Infrarotstrahlung (IR) übertragbar. Mit Wärmestrahlung war bisher aber der Kontrast zwischen den Streifen aufgrund der Wärmediffusion begrenzt.

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