3D wird preislich gegenüber 2D konkurrenzfähig 3D-Sensortechnik als strategisches Element

Terry Arden, LMI Technologies: »Aus unserer Sicht ist der Einsatz von 3D-Bildverarbeitung in nahezu allen Anwendungen sinnvoll, bei denen es um die Optimierung und Automatisierung von Prozessen geht.«
Terry Arden, LMI Technologies: »Aus unserer Sicht ist der Einsatz von 3D-Bildverarbeitung in nahezu allen Anwendungen sinnvoll, bei denen es um die Optimierung und Automatisierung von Prozessen geht.«

Gerade in Zeiten des Kostendrucks eröffnet die 3D-Bildverarbeitung neue Optimierungsmöglichkeiten, meint Terry Arden. Wir sprachen mit dem CEO des kanadischen 3D-Sensorherstellers LMI Technologies über aktuelle Entwicklungen in diesem Bereich.

Markt&Technik: In welchen Anwendungen ist der Einsatz von 3D-Bildverarbeitung sinnvoll, in welchen sogar erforderlich?

Terry Arden: Aus Sicht von LMI Technologies ist der Einsatz von 3D-Bildverarbeitung in nahezu allen Anwendungen sinnvoll, bei denen es um die Optimierung und Automatisierung von Prozessen geht. Lediglich wegen der Komplexität und der relativ hohen Kosten, mit denen die Anwendung der 3D-Technik in der Vergangenheit verbunden war, hat sich der Ansatz in der Industrie bisher nicht auf breiter Front durchgesetzt. Diese Situation ändert sich derzeit rapide, denn intelligente 3D-Sensoren wie der LMI »Gocator« scannen, messen, entscheiden und kommunizieren mittlerweile problemlos in der Fabrik-Umgebung - und das zu einem mit aktuellen 2D-Lösungen vergleichbaren Preis.

Welche der gängigen 3D-Bildverarbeitungs-Techniken nutzt LMI für seine Produkte? Wie funktionieren diese Techniken, welche Vor-und Nachteile haben sie, und für welche Anwendungen passen sie?

LMI hat sich traditionell auf Methoden der Laser-Triangulation konzentriert, um Sensor-Lösungen für verschiedene vertikale Märkte zu entwickeln. Dazu zählen beispielsweise die Holzverarbeitung, die Produktion in der Gummi- und Reifenindustrie, die Automobil-Messtechnik und die Achsvermessung, Anwendungen in der Metall- und Gussindustrie oder auch Aufgaben wie die Vermessung von Fahrbahnoberflächen. Aber auch andere 3D-Messtechniken wie die aktive Stereo-Bildverarbeitung oder die Streifenlichtprojektion entwickeln sich derzeit immer weiter und stellen mittlerweile robuste Verfahren dar, um die Erfassung hochauflösender 3D-Punktwolken zu ermöglichen.

Triangulationsverfahren erfordern die genaue Kalibrierung einer Kamera auf eine strukturierte Lichtquelle wie etwa eine Laserlinienprojektion, um auch bei hohen Umgebungstemperaturen die Erfassung von 3D-Bilddaten mit hohen Abtastgeschwindigkeiten von mehr als 1 kHz sicherzustellen. In vielen Anwendungen werden Prüfobjekte durch das Sichtfeld des Sensors bewegt, um eine 3D-Punktwolke zu erfassen. Dabei wird der 3D-Sensor oft mit einem Encoder synchronisiert. Stereo-Verfahren beruhen auf der Kalibrierung von zwei Kameras, um die 3D-Bilddaten zu erhalten. Dies führt zu geringeren Aufnahmegeschwindigkeiten im Bereich von etwa 30-60 Hz, eröffnet jedoch die Chance, Einzelaufnahmen mit sehr kleinen Temperaturdrift-Fehlern zu realisieren. Bei Triangulations-Systemen mit nur einer Kamera ist eine Temperaturkompensation erforderlich, um eine Genauigkeit im Mikrometer-Bereich zu erzielen.

Lösungen auf Basis der Streifenprojektion lassen sich entweder als Einzel- oder als Stereo-Kamerasystem ausführen und ermöglichen 3D-Punktwolken mit sehr hoher Dichte. Allerdings arbeiten sie auch mit den langsamsten Geschwindigkeiten im Bereich von nur 2-5 Hz und sind in Bezug auf die Umgebungstemperatur am empfindlichsten. Von allen 3D-Methoden eignen sich Time-of-Flight-Systeme aufgrund ihrer begrenzten Auflösung von nur 2 bis 5 mm am wenigsten für den Einsatz in der Industrie, zumal diese Technik für verschiedene Fehlerquellen wie IR-Reflexionen, Temperaturdrift und Änderungen der Objektreflexion sehr anfällig ist.

Welche Marktposition und welchen Marktanteil hat LMI in der 3D-Bildverarbeitung?

Weltweit sieht sich LMI unter den Top-5-Anbietern von 3D-Sensorprodukten. Wir sind seit über 30 Jahren am Markt tätig, haben rund 60.000 Sensoren verkauft und verfügen über mehr als 60 aktive Patente.

Welche Marktstrategien und Ziele verfolgt LMI in Deutschland?

LMI begann mit dem Verkauf von 3D-Sensorlösungen in Deutschland bereits vor über zehn Jahren und hat sich dabei zunächst auf den Automotive-Markt konzentriert. Seitdem haben wir unsere Aktivitäten erweitert und arbeiten nun mit einer Kombination aus einerseits dem Direktvertrieb für unsere vertikalen Märkte und andererseits der Distribution durch unseren Partner Stemmer Imaging, über den wir unsere »Gocator«-Produktlinie vertreiben.

Welchen Umsatz hat LMI 2011 weltweit erzielt, und wie lauten hier Ihre Ziele für 2012 und die Jahre danach?

Von 2009 bis heute kann LMI auf eine Wachstumsrate von 35 Prozent pro Jahr zurückblicken und erreichte 2011 einen Umsatz von 23,6 Mio. US-Dollar. Für die Jahre 2012 bis 2014 erwarten wir geringere Wachstumsraten im Bereich von 10 Prozent. Obwohl viele Volkswirtschaften der Welt mit Schulden zu kämpfen haben, wird sich die 3D-Sensortechnik aus unserer Sicht als strategisches Element in der Automatisierung und Optimierung von Prozessen weiterentwickeln, weil die Unternehmen natürlich gerade in Zeiten des Kostendrucks den Zwang haben, ihre Produktion zu verbessern.

Vertreibt LMI seine Produkte in Deutschland exklusiv über Stemmer Imaging oder existieren weitere Vertriebswege?

Derzeit ist Stemmer Imaging unser exklusiver Vertriebsweg für die Komplettlösungen der intelligenten 3D-Sensor-Produktlinie »Gocator«. Daneben bedienen wir wie angesprochen unsere Kunden in vertikalen Märkten direkt und vertreiben auch unsere spezialisierten Sensor-Lösungen selbst.

Plant LMI die Ausweitung seines Geschäfts auf neue Techniken oder Produktkategorien?

Im Jahr 2011 stellte LMI die Megapixel-Sensoren der »Gocator«-Serie vor, die eine deutlich höhere Auflösung im Mikrometerbereich zulassen. Wir haben außerdem die Möglichkeit hinzugefügt, während eines 3D-Aufnahmeprozesses kalibrierte 2D-Bilder aufzunehmen. Damit können wir also 2D-und 3D-Bildverarbeitung in einem einzigen Sensor-Paket anbieten. An dieser Lösung wird LMI weiterarbeiten.

Welche neuen Produkte und Lösungen sind für dieses Jahr noch von LMI zu erwarten?

Bildverarbeitungstechnik-Anwender können sich darauf einstellen, dass LMI die »Gocator«-Produktlinie über die Laser-Triangulation hinaus auch in den Bereich der Aktiv-Stereo-Technologien und der Streifenlichtprojektion ausbauen wird. Dabei werden wir großen Wert darauf legen, dass wir auch bei diesen Entwicklungen wieder die gleiche Benutzerfreundlichkeit wie bei den bestehenden 3D-Sensorlösungen realisieren.