Optische Messtechnik Schnelle 3D-Vermessung im Fertigungsprozess

Mit der neuen Vermessungs-technik lassen sich 400 Bilder pro Sekunde projizieren und daraus 40 dreidimensionale Bilder pro Sekunde erzeugen.
Mit der neuen Vermessungs-technik lassen sich 400 Bilder pro Sekunde projizieren und daraus 40 dreidimensionale Bilder pro Sekunde erzeugen.

Wissenschaftler haben ein neuartiges Vermessungssystem entwickelt, mit dem Anwender künftig die Qualität industrieller Produkte in Fertigungslinien schneller und sicherer beurteilen können: Das Messsystem liefert ganze 40 Bilder pro Sekunde – und die sogar dreidimensional.

Forscher am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena haben den neuen dreidimensionalen Messprozess gemeinsam mit ihren Kollegen des Instituts für Angewandte Optik der Universität Jena entwickelt. »Unsere berührungslose dreidimensionale Vermessung funktioniert so schnell, dass wir selbst dynamische Vorgänge in guter Qualität abbilden können«, sagt Dr. Peter Kühmstedt, Gruppenleiter am IOF.

Die optische Vermessung an sich ist nicht neu. Bislang werden dazu bestimmte Bilder, etwa Streifen oder auch beliebige Anordnungen von Mustern, auf das zu vermessende Objekt gerichtet. Ist das Objekt gekrümmt, verzerrt sich das Bild entsprechend. Aus etwa zehn verschiedenen Bildern, die nacheinander projiziert werden, können die Experten eine dreidimensionale Darstellung des Objekts erstellen. Verwendet man für die Projektion allerdings einen Beamer, der digitale Bilder erzeugt, ist die  Bildfrequenz recht begrenzt: Üblicherweise können Beamer etwa 60 Bilder in der Sekunde projizieren, maximal lassen sich 180 2D-Bilder pro Sekunde herausholen.

Für langsame Prozesse reicht das aus, doch bei höheren Geschwindigkeiten stößt die Technik an ihre Grenzen – beispielsweise bei der Qualitätskontrolle während der Produktion, wenn die Bauteile auf dem Fließband vorbeifahren.

Das neue Verfahren der Fraunhofer-Forscher wird auch mit solchen Herausforderungen fertig. »Mit unserer Vermessungstechnik können wir 400 Bilder pro Sekunde projizieren und daraus 40 dreidimensionale Bilder pro Sekunde erzeugen«, erläutert Kühmstedt.

Um dieses Ziel zu erreichen, benötigt er nur ein einziges Dia, das von einer LED durchstrahlt wird. Die Projektion, die so entsteht, fällt nun auf einen drehbaren Spiegel, der sie in einem rechten Winkel weiter auf das Objekt leitet. Der Clou daran: Der Spiegel rotiert auf einer schiefen, verkippten Achse – er lenkt so zwar immer dasselbe Bild auf das Objekt, allerdings in jeweils leicht veränderten Winkeln.

Einen Prototyp mit LED-Beleuchtung haben die Wissenschaftler bereits fertiggestellt. In einem weiteren Schritt wollen die Forscher nun ein lasergetriebenes Modell voranbringen, das noch schneller arbeiten soll.