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3D-Bildverarbeitung für die Produktion

Neue Höhenflüge durch Time-of-Flight

6. Juli 2020, 20:28 Uhr | Peter Stiefenhöfer

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Breites ToF-Angebot von ifm

Die positiven Prognosen waren für ifm schon vor Jahren Anlass, seine Aktivitäten in der 3D- und ToF-Sensorik deutlich zu verstärken. Ein wichtiger Schritt dazu war die Übernahme von PMD Technologies. Das in Siegen ansässige Unternehmen betrachtet sich als weltweit führenden Entwickler von ToF-Chips, die unter anderem im Consumer-Bereich in diversen Smartphones zur Benutzeridentifizierung mit Hilfe von ToF-Verfahren im Einsatz sind und auch als Basis für die 3D-Kameras von ifm dienen.

»PMD entwickelt immer kleinere, leistungsfähigere ToF-Chips, die ifm somit auch das Design immer baukleinerer ToF-Kameras ermöglichen«, führt Mike Gonschior aus. »Mit diesem Partner verfügen wir über eine ausgezeichnete Basis für die Weiterentwicklung unserer 3D-Kameralinien.«

O3 lautet der Familienname der 3D-Kameras von ifm auf ToF-Basis. Deren integrierte Quadcore-Prozessoren mit Embedded-Linux-Betriebssystem sorgen für ausreichend Rechenleistung, um die aufgenommenen Daten auszuwerten. Ein PC ist somit nur für das Einrichten der Kameras nötig; danach laufen die Algorithmen direkt in der Kamera, und die Messergebnisse werden anschließend an die nachfolgenden Automatisierungssysteme weitergegeben.

Beleuchtung und Objektiv integriert

Bei seinen O3D-Kameras setzt ifm auf Infrarotlicht zur Aussendung der Lichtimpulse und auf IR-basierte Sensoren. »Im Vergleich zum Einsatz von Licht im sichtbaren Wellenlängenspektrum hat dies einen erheblichen Vorteil«, erläutert Sebastian Vögele. »Die O3D-Kameras sind dadurch unabhängiger von Fremdlicht und liefern somit auch bei wechselnder Sonneneinstrahlung oder künstlicher Beleuchtung in einer Industriehalle immer noch korrekte Messwerte.« Abgesehen davon verfügen die IR-basierten Komponenten über alle physikalischen Eigenschaften, die für diesen Einsatzzweck erforderlich sind. Ein wichtiger Vorteil ist auch, dass das nicht sichtbare Licht kein störender oder unangenehmer Faktor ist.

Die aktuellen O3D-Kameras bieten eine aus vier LEDs bestehende Beleuchtungseinheit, die mit einer automatischen Nachkalibrierfunktion ausgestattet sind, um fehlerhafte Messungen bei erhöhten Temperaturen zu umgehen. Durch die hohe Qualität dieser Beleuchtungen und die selbständige Kalibrierung wird die unvermeidliche LED-Alterung über lange Laufzeiten hinweg kompensiert.

Zusätzliche Sicherheit erhalten Anwender zudem dadurch, dass die Beleuchtungseinheiten der O3D-Kameras in verschiedenen Frequenzen senden. Damit lässt sich nach den Worten von Sebastian Vögele der Eindeutigkeitsbereich der Messungen erweitern. Mit speziellen Algorithmen überprüft die Auswerte-Software zudem die Plausibilität von Messergebnissen.

Um die optischen Eigenschaften der Kameras an unterschiedliche Anwendungen anpassen zu können, bietet ifm die zugehörigen Objektive in drei Ausführungen an. Die Standard-Objektive mit 60° Öffnungswinkel decken dabei bereits viele Einsatzfälle ab, doch darüber hinaus stehen auch Tele- und Weitwinkelobjektive mit 40° und 70° zur Verfügung. Das richtige Produkt finden Kunden mit dem O3D-Bildfeldrechner von ifm. Er ermittelt die Bildfeldgröße in Abhängigkeit vom Arbeitsabstand oder den Arbeitsabstand in Abhängigkeit von der Objektgröße.