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23.04.2013

Stereo-Kamerasystem 3D-Pixa

Neue Maßstäbe für die dritte Dimension

Stereo-Kamerasystem 3D-Pixa

Das von Chromasens, Konstanz, vorgestellte Stereokamerasystem 3D-Pixa basiert im Gegensatz zu bekannten 3D-Verfahren auf leistungsstarken Farbzeilenkameras. Mit einer nach Unternehmensangaben optischen Auflösung von 10  μm und einer Höhenauflösung von bis zu einem Mikrometer ermöglicht die hochauflösende Farbkamera 3D-Oberflächeninspektionen in hoher Genauigkeit. Einsatzgebiete sollen sich überall dort finden, wo Objekte in Bezug auf Form, Maßgenauigkeit und Farbe in höchster Präzision überprüft werden müssen. Mögliche Anwendungsbeispiele sind die Hundert-Prozent-Inspektion von geprägten oder beschichteten Verpackungen in der Druckindustrie, von miniaturisierten Bauteilen für elektronische Konsumgüter oder von der korrekten Färbung und gewünschten Form von Produkten der Pharma- und Lebensmittelindustrie.

Die Kamerasysteme sind in zwei Ausführungen erhältlich: als kompaktes System mit einer Auflösung von 15  μm und einer Zeilenfrequenz von bis zu 22  kHz. Für hohe Geschwindigkeiten wird alternativ ein System mit 10  μm Auflösung und einer Zeilenfrequenz von bis zu 50  kHz angeboten. Damit lassen sich bei einer optischen Auflösung von 10  μm Transportgeschwindigkeiten von maximal 500  mm/s realisieren. Der Höhenbereich der 3D-Stereokamerasysteme wird durch die Tiefenschärfe bestimmt und liegt bei 0,5  mm. Das technische Verfahren des Systems liefert laut Hersteller Stereobilder in Farbe mit hoher Geschwindigkeit.

Zur Berechnung der Höhendaten aus Stereobildern werden die korrespondierenden Punkte in beiden Bildern bestimmt: Dazu wird jedem Punkt im rechten Bild der jeweils gleiche Objektpunkt im linken Bild zugeordnet. Diese Zuordnung wird mithilfe eines Mustervergleichs durchgeführt. Als Muster wird dabei für jeden Bildpunkt eine kleine Umgebung von beispielsweise 9 x 9 Pixeln gewählt. Für jeden Bildpunkt in dem einen Bild wird der jeweils umgebende Bildbereich für alle Bildpunkte im anderen Bildverglichen. Die Zuordnung der korrespondierenden Bildpunkte erfolgt jeweils an der Position mit der höchsten Übereinstimmung der beiden Bildbereiche.

Der Mustervergleich setzt voraus, dass das Objekt und damit die Bilder eine Textur aufweisen. Unter Berücksichtigung der Kalibrierwerte werden aus den korrespondierenden Punkten die Höhendaten berechnet. Die erreichbare Höhenauflösung hängt von der Textur auf dem Objekt ab. Bei 10  μm optischer Auflösung soll eine Höhenauflösung (Wiederholgenauigkeit) von 1  μm erreicht werden. Das modulare Systemkonzept der Kamera bietet auf Anfrage weitere optische Auflösungen im Bereich von 10 bis 500 μm.

Das Stereokamerasystem bietet laut Hersteller folgende Vorteile: zum einen die höhere Auflösung, mit der Details detektiert werden können. Und zum anderen lässt sich die Beleuchtung für das jeweilige Objekt anpassen. Dadurch sollen störende Reflexe auf glänzenden Oberflächen vermieden werden, was insbesondere für metallische Oberflächen, wie zum Beispiel Schweißnähte, eine zuverlässigere Detektion von Fehlern ermöglichen soll.

Zusätzlich zu den 3D-Höhendaten liefert die neue Farbkamera auch ein hochaufgelöstes Farbbild vom aufgenommenen Objekt. Die Datenübertragung zwischen 3D-Kamerasystem und Rechner erfolgt über eine CameraLink-Schnittstelle. Für hohe Geschwindigkeiten kann die Berechnung der Höhendaten auf Grafikkarten im PC erfolgen. Zur weiteren Auswertung der Bilder und Höhendaten steht eine Programmier-Schnittstelle (API) zur Verfügung, mit der das Höhenbild (16 bit), die 3D-Punktewolke und das rektifizierte Texturbild (Farbbild) für nachfolgende Prozesse bereitgestellt werden.

Foto: xx © xx

Chromasens GmbH
www.chromasens.de

Unternehmensinformation

Chromasens GmbH

Max-Stromeyer-Str. 116
DE 78467 Konstanz
Tel.: 07531 87-4002
Fax: 07531 87-4993

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