Komplett automatisierte 3D-Vermessung von Fahrzeugen
Vor und nach dem Crash
Strategische Planung, Designphase, Konstruktion, Produktionsplanung, Vorserie – in der Entwicklung neuer Fahrzeuge sind in allen Phasen hohe Qualitätsstandards unabdingbar. In vielen Bereichen wird bereits optische 3D-Messtechnik eingesetzt, so auch im Crashversuch. Für derartige Anwendungen im Bereich Fahrzeugsicherheit wurde jetzt mit PartInspect XL ein Baukastensystem entwickelt. Es lässt sich für verschiedenste Anwendungen konfigurieren und ermöglicht z.B. die automatisierte 3D-Vermessung eines kompletten Fahrzeugs.
Eine Produktionshalle: In der Mitte steht ein Auto auf einer Hebebühne. Rechts und links davon sind zwei Schienen in den Boden eingelassen, die so genannten Linearachsen. Auf ihnen bewegen sich zwei Roboter neben dem Wagen hin und her. An der Wand vor dem Auto hängen verschiedene Sensoren für die unterschiedlichen Messaufgaben, alle mit Messmarken versehen. Im Hallenboden sind Referenzpunkte eingelassen, an der Decke 16 hochauflösende Digitalkameras montiert – die optische Trackingtechnologie 3D Arena. Die Kameras fokussieren das Messgeschehen und bestimmen Lage und Orientierung der Scanner während des Messprozesses. Das Besondere am Messaufbau: Die Scanner für die jeweiligen Arbeitsschritte werden nicht von einem Menschen geführt, sondern von den beiden Robotern auf den Linearachsen. Am Anfang steht die automatisierte Kalibrierung der Messgeräte. An der Wand sind hierfür Kalibrierplatten befestigt, die Roboter übernehmen die Justierung der Scanner und des Trackingsystems. Für die Messung übernimmt zunächst jeder Roboter eigenständig einen ToF-Sensor (Time-of-Flight) für den Grobscan des Fahrzeugs und erfasst die relevanten äußeren Bereiche des Fahrzeugs. Es folgt eine erste grobe Berechnung des 3D-Models. Diese ´erste´ Punktwolke wird für die Berechnung der optimalen Roboterbahn für den anschließenden Feinscan sowie zur Kollisionsprüfung benötigt. Für den Feinscan wird z.B. der hochauflösende Weißlichtscanner StereoScan verwendet. Der Wechsel des Sensors erfolgt vollautomatisch. Während der Messung wird die Position des Scanners kontinuierlich mit Hilfe der 3D Arena getrackt. Die Einzelscans werden im Anschluss zu einem detailgenauen digitalen Abbild zusammengefügt. Für den Innenraum-Scan wird ein kleinerer Scanner benötigt. Wieder erfolgt der Scannerwechsel automatisiert. Zuvor öffnet der Roboter mit einem speziellen Greifer selbständig die Autotür. Mit dem Innenraumscanner erfasst der Roboter das gesamte Interieur des Fahrzeugs. Abschließend folgt der Unterboden-Scan. Dazu wird das Fahrzeug auf der Hebebühne nach oben gefahren. Die Roboter scannen selbst schwer zugängliche Bereiche des Unterbodens zuverlässig und hochgenau. Das Ergebnis: Ein vollständiges und hochpräzises digitales 3D-Abbild des gesamten Fahrzeugs.
Lösung für großflächige Messaufgaben
Das PartInspect XL besteht in diesem Fall aus der optischen Tracking- und Positioniertechnologie 3D Arena und mehreren 3D-Scannern verbunden mit der notwendigen Automatisierungstechnik. Mit dem Mehrkamerasystem können Anwender beliebig viele verschiedene Objekte einmessen, ausrichten sowie positionieren und innerhalb des Messvolumens tracken, und das vollautomatisch. „Unser Alleinstellungsmerkmal ist die Möglichkeit, großflächige Objekte zu scannen, ohne sie vorher mit Messmarken zu signalisieren.“, so Dr.-Ing. Andreas Rietdorf, verantwortlich für die 3D Arena bei Aicon. Das markierungsfreie Scannen wird durch die Bestimmung der Lage und Orientierung der Scanner in der 3D Arena ermöglicht. Der messende Scanner ist selbst mit Messmarken bestückt, so dass kontinuierlich seine Position im Messvolumen bestimmt wird und seine Orientierung in einem einheitlichen Koordinatensystem vorliegt. Die Scanner-Punktewolken können somit zuverlässig zusammengeführt werden. Diese Methode ist wesentlich schneller als das Scannen mit Referenzmarken. Der Weißlichtscanner StereoScan erfasst selbst komplexeste Oberflächenstrukturen und minimale Abweichungen mit höchster Genauigkeit. Mit dem PartInspect XL erhalten die Anwender ein Rundum-sorglos-Paket. Den Vorteil des automatisierten markierungsfreien Scannens schätzen besonders Anwender im Automobilbereich. Das System unterstützt das automatisierte Scannen mit dem Roboter und bildet die Grundlage für eine vollautomatisierte Messanlage. Großflächige Messaufgaben werden somit unkompliziert und effizient gelöst.
