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3D-Vermessung


Motivation

Die Erfassung von Objektmerkmalen, insbesondere der Objektgeometrie, ist für viele Bereiche der Industrie unerlässlich. Taktile Messsysteme erreichen eine sehr hohe Genauigkeit bei der Erfassung der Geometrie von Objekten, sind aber langsam und aufwendig in der Anwendung, da sie jeden 3D-Punkt einzeln anfahren und vermessen müssen . Mit dem Aufkommen von bezahlbaren digitalen Bildaufnahme- und Auswertegeräten hat sich in den letzten beiden Jahrenzehnten eine stille Revolution abgespielt - optische und damit nicht-taktile 3D-Messverfahren erobern mehr und mehr Anwendungsbereiche und sind mittlerweile in der Industrie akzeptiert, da sie eine Vielzahl von Vorteilen vereinen. Sie ermöglichen eine berührungslose, kostengünstige, genaue und schnelle Aufnahme und Auswertung von Objektgeometrien. Am IAO beschäftigen wir uns mit der Weiterentwicklung und Neuentwicklung von Verfahren zur strukturierten Beleuchtung, um neue Anwendungsfelder zu erschliessen und bisherige Flaschenhälse beim Einsatz üblicher Projektionstechnologien zu umgehen.

Grundprinzip der strukturierten Beleuchtung

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Auf ein zu vermessendes Objekt wird eine Sequenz von Lichtstrukturen (statistische Muster) projiziert. Kameras nehmen aus unterschiedlichen Richtungen 2D-Bilder der beleuchteten Objektoberfäche auf. Durch geeignete Wahl der Lichtstrukturen, einer Vorabkalibrierung des Kameraaufbaus und daran angepasste Algorithmen kann die 3D-Form des Objektes aus den aufgenommenen Bildsätzen am PC rekonstruiert werden.

Zielstellung und Forschungsdesiderate

Entwicklung von Messverfahren zur adaptiven, schnellen und genauen Bestimmung der 3D-Form von unterschiedlichsten Objekten - von technischen Oberflächen bis hin zu Gesichtern. Spezielle, ausgewählte Schwerpunkte sind:

  • Adaption der Messverfahren an unterschiedliche Objektklassen und physikalisch verschiedene Oberflächeneigenschaften
  • Schnellere Messwertaufnahme durch Optimierung der eingesetzten Musterstrukturen und Projektionseinheiten
  • Entwicklung schneller, numerischer Auswertealgorithmen unter Verwendung von Mehrkern CPUs, GPUs und FPGAs
  • Kalibrierung des Messsystems unter Einbeziehung aller relevanten physikalischen Parameter
  • Charakterisierung der Messgenauigkeit und Vergleich verschiedener Methoden der strukturierten Beleuchtung
  • Entwicklung von Verfahren zur Rundum-Vermessung von Objekten
  • Anpassung des Verfahrens, um die exakte Aufnahme von Form und Farbe des Messobjektes zu ermöglichen
  • Vermessung bewegter Objekte
  • Vermessung spiegelnder Flächen - Deflektometrie

Einige Beispiele bisheriger Forschungsarbeiten



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Kontakt


Marcus Große

Institut für Angewandte Optik

Friedrich-Schiller-Universität

Fröbelstieg 1

07743 Jena


tel. +49-3641-947671

fax. +49-3641-947652


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