3D-Erfassung transparenter Objekte

Das Fraunhofer IOF präsentiert auf der Automatica eine neue Single-Shot-Technik zur Vermessung unkooperativer Oberflächen. Mit der neuen Technik soll das goRobot3D-System selbst transparente, spiegelnde oder schwarze dreidimensionale Objekte problemlos erfassen können – in weniger als zwei Sekunden. Dazu wurde am Institut ein neues Projektionsverfahren für die thermische 3D-Sensorik entwickelt. Dabei wird die Oberfläche der Messszenerie strukturiert erwärmt. Ein auf der Oberfläche der Objekte entstehendes thermisch statistisches Punktmuster wird emittiert und mithilfe von zwei Wärmebildkameras aufgenommen. Mittels räumlicher Kreuzkorrelation kann aus dem aufgenommenen Bildpaar ein 3D-Ergebnis gewonnen werden. Statt wie bisher Streifenprojektionen zur Generierung des Musters einzusetzen, erzeugen nun zwei diffraktive optische Elemente (DOE) ein unregelmäßiges Punktmuster. Solche DOEs nutzen das Prinzip der Lichtbeugung, um den einfallenden Laserstrahl zu vervielfachen und in ein Muster aufzuteilen. Durch Kombination der DOEs konnten die Forschenden das erforderliche Punktmuster erstmals effizient und innerhalb sehr kurzer Zeit auf das transparente Objekt projizieren. Die 3D-Information kann durch die neu entwickelte Methode mit nur einem einzigen Bildpaar innerhalb weniger Millisekunden rekonstruiert werden. Die aufgenommenen 3D-Daten werden mittels künstlicher Intelligenz analysiert. Dabei werden geeignete Greifpunkte und -richtungen abgeleitet und an einen Roboterarm mit Sauggreifer übermittelt. Während ein Objekt gehandhabt wird, kann die nächste Messung bereits erfolgen.