Die Ausstattung des Labors umfasst eine Auswahl an Messtechniken, welche im industriellen Umfeld weit verbreitet sind: von der Aufnahme und Auswertung von zweidimensionalen Projektionen für automatische Sichtprüfung bis hin zur vollautomatischen dreidimensionalen Digitalisierung von Bauteilen mit Hilfe eines Streifenlichtprojektors.
Bildkorrelation
Die Bildkorrelation ist eine Methode der digitalen Bildverarbeitung. Sie vergleicht zwei Bilder pixelweise miteinander, um Veränderungen oder Bewegungen festzustellen. Hierbei werden Ähnlichkeiten und Unterschiede der Pixelwerte analysiert und ausgewertet. Die Ergebnisse der Bildkorrelation werden in Form von Korrelationskoeffizienten oder Verschiebungsvektoren dargestellt. Anwendungsgebiete der Bildkorrelation sind unter anderem die Messtechnik, die Objektverfolgung oder die Bewegungsanalyse
Laborausstattung
GOM Aramis
Streifenprojektion
Betrachtet man eine Szene aus zwei verschiedenen Perspektiven, so kann man aus den Verschiebungen von Objektpunkten im Bild Tiefeninformationen gewinnen. Das menschliche Augenpaar arbeitet genau nach diesem Prinzip.
Um Objektpunkte in zwei verschiedenen Bildern zweifelsfrei wiederzuerkennen (sog. Korrespondenz-Problem), kann man die Oberfläche mit einer Folge von Hell-Dunkel-Mustern codieren. Wird diese Sequenz von zwei Kameras aufgenommen, kann man die Pixelkoordinaten von korrespondierenden Punkten in beiden Kameras bestimmen und durch Triangulation auf die Koordinaten im dreidimensionalen Raum schließen. Dies erlaubt eine hochauflösende Vermessung der Oberfläche von Bauteilen, beispielsweise für Soll/Ist Vergleiche, oder für eine Digitalisierung von Bauteilen ohne technische Zeichnung.
Laborausstattung
smartSCAN-HE R4 (AICON 3D Systems)
Flexibles Streifenprojektions-System mit aktuell zwei verschiedenen Messfeld-Einstellungen:
Lichtschnitt
Der Lichtschnitt ist ein Verfahren der optischen 3D-Messtechnik. Die Messtechnik basiert auf dem Prinzip der Triangulation, wodurch dreidimensionale Informationen generiert werden können. Das System kann beispielsweise aus einer linienförmigen Lichtquelle (Laser) und aus einer Kamera bestehen, die in einem definierten Winkel zueinander angeordnet sind.
Laborausstattung
Gocator 2130
Der Gocator 2130 der Firma LMI Technologies ist ein kompakter Triangulationssensor.
Spezifikationen:
Romer Absolute RA7525 SI
Der Romer Absolute RA7525 SI der Firma Hexagon ist ein mobiler Messarm der taktiles wie auch optisches Messen vereint.
Spezifikationen:
optisch:
taktil:
Interferometrie
Bei der Interferometrie wird das Phänomen der Interferenz, das bedeutet die Überlagerung von eektromagnetischen Wellen, zur hochpräzisen Messung von Oberflächen genutzt. Grundlegend wird bei der Interferometrie das Licht einer Lichtquelle, in der Regel eine kurzkphärente Lichtquelle (z.B. LASER), durch einen Strahlteiler, in zwei Pfade aufgeteilt, der Mess- und Referenzpfad. Im Referenzpfad wird normalerweise ein ebener Spiegel positiniert, welcher als Referenzoberfläche dient. Im Messarm wird die zu vermessende Oberfläche positioniert. Nach der Reflexion des Lichtes auf beiden Oberflächen werden die beiden Wellenfronten wieder durch den Strahlteiler vereinigt und durch die unterschiedliche Lichtlaufdistanz und die damit einhergehende Phasenverschiebung der WEllenfronten kommt es zur Interferenz. Dadurch kann auf einer Kamera ein Interferenzmuster aufgezeichnet werden, aus welchen die Oberfläche des testobjektes relative zur Referenzoberfläche errechnet werden kann.
Laborausstattung
HeliInspect H8
Das HeliInspect H8 der Firma heliotis ist ein modulares industrielles Weißlichtinterferometer
Spezifikationen WLI:
Optik:
Time of Flight
Time of Flight beschreibt eine Methode, bei der mithilfe der Lichtlaufzeit Distanzen gemessen werden. Dabei sendet das Messgerät Licht aus, welches an der Oberfläche von Objekten reflektiert wird und zur Kamera zurück läuft. Die Zeit zwischen Emission und Detektion des Lichtes bestimmt den Abstand des Objektes von der Kamera.
Bei einer Time-of-Flight Kamera werden die Abstände pixelweise berechnet, und es entsteht aus einer einzigen Aufnahme eine Wolke aus Koordinatenpunkten im dreidimensionalen Raum. Wegen hoher Bildraten und vergleichsweise großen Reichweiten solcher Kameras sind sie z.B. zur Objekterkennung und Kollisionsvermeidung bei fahrerlosen Transportsystemen gut geeignet.
Laser scanning ist eine weitere Anwendung der Time-of-Flight Methode, bei der sehr große Objekte (Fabrikhallen, geographische Formationen) punktweise abgerastert werden.
Laborausstattung
O3D302 der Firma ifm electronic GmbH
Spezifikationen:
O3D313 der Firma ifm electronic GmbH
Spezifikationen:
2D Sichtprüfung
Zweidimensionale Sichtprüfung ist die "Standard-Anwendung" für optische Messtechnik im industriellen Umfeld. Sichtprüfung bedeutet hier, dass herkömmliche Bilder der Bauteile aufgenommen werden und anschließend die Bilder ausgewertet werden, dass am Ende eine Aktion steht (etwa Maschine nachregeln, Teil aussortieren). Dabei müssen die Komponenten (Kamera, Objektiv, Beleuchtung, Auslesehardware) perfekt aufeinander abgestimmt sein, um die vorgegebene Problemstellung – z.B. Bauteilvermessung, Gewindekontrolle, Anwesenheitskontrolle etc. – zuverlässig zu lösen
In unserem Labor stehen alle Komponenten zur Verfügung, um komplexe Sichtprüfungsaufgaben zu implementieren und zu testen, und zwar vom Bild bis zur Entscheidung.
Laborausstattung
Entwicklung
Neuartige optische Messsysteme und –verfahren können mit Hilfe einer umfangreichen Experimentierausrüstung erforscht und entwickelt werden. Dabei liegt der Fokus sowohl auf der zwei- und dreidimensionalen Bilderfassung, als auch auf der Erforschung und Entwicklung maßgeschneiderter Bildverarbeitungsalgorithmen.
Laborausstattung
Hardware
Computer Vision Systeme können lernen unterschiedliche Merkmale wie Gesichter, Straßenschilder oder Ähnliches in Bildern zu erkennen. Dies geschieht, in dem man ihnen Referenzbilder mit zugeordneten Schlagwörtern zeigt. Nach dem Lernen sind diese Systeme dann in der Lage automatisch die gelernten Objekte in neuen Bildern zu erkennen und zu verarbeiten.
Diese Lernvorgänge sind rechenintensiv und zeitaufwändig und werden deshalb meist auf großen Rechner hochparallelisiert durchgeführt.
Das 3Dvisionlab besitzt für solche Trainings einen eigenen Hochleistungsrechner.
Laborausstattung
Rackserver:
Software
Um die digital erfassten Bild- und Geometriedaten weiterverarbeiten zu können, stehen dem Labor verschiedene kommerzielle und freie Softwareprodukte zur Verfügung.
OpenVC
OpenCV ist eine freie Programmbibliothek mit Algorithmen zur Bildverarbeitung und Computervision.
opencv.org
Code V
Code V ist eine Optikdesignsoftware zum Entwickeln und Validieren von optischen Geräten.
www.synopsys.com
PolyWorks
PolyWorks ist eine universelles Softwarepaket der Firma Innovmetric zur Analyse von 3D-Punktewolken und der Qualitätsprüfung von Bauteilen
www.innovmetric.com
Mitsuba
Mitsuba ist ein freies rendering System für bidirektionale Lichtpropagationssimulation der EPFL in Lausanne.
www.epfl.ch
LabView
LabView ist ein grafisches Programmiersystem der Firma National Instruments zur Verarbeitung von erfassten Sensordaten.
www.ni.com
PyTorch
PyTorch ist eine Open-Source-Programmbibliothek für Maschinelles Lernen. Sie ist in Python geschriebenen und basiert auf der in Lua geschriebenen Bibliothek Torch.
pytorch.org
AgiSoft Metashape
Agisoft Metashape ist ein Softwareprodukt, das die photogrammetrische Verarbeitung digitaler Bilder durchführt und räumliche 3D-Daten erzeugt.
www.agisoft.com
Außerdem entwickeln und testen wir selbst Prototypen und experimentelle Sensoren. Im Rahmen von Forschungsprojekten entwickeln wir die optimale Strategie, um die richtigen Daten zur richtigen Zeit aufnehmen zu können.
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