Fachbeitrag: 3D-Messungen aus einer Hand

Micro-Epsilon bringt eine neue Generation an 3D-Sensoren auf den Markt. Besonderes Merkmal ist die Software 3DInspect, die nicht nur echte 3D-Auswertungen liefert, sondern dazu auch noch universell einsetzbar ist - und zwar für alle 3D-Sensoren des Herstellers. Dies bringt Vorteile sowohl für Endkunden als auch Integratoren mit sich.
Bild 1 | Die Besonderheit des neuen 3D-Gesamtpakets von Micro-Epsilon liegt in der leistungsstarken und gleichzeitig 
einfach zu bedienenden 3D-Software 3DInspect. Diese ist mit allen 3D-Sensoren des Unternehmens kompatibel.
Die Besonderheit des neuen 3D-Gesamtpakets von Micro-Epsilon liegt in der leistungsstarken und gleichzeitig einfach zu bedienenden 3D-Software 3DInspect. Diese ist mit allen 3D-Sensoren des Unternehmens kompatibel. – Bild: Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

Um hochgenaue 3D-Messungen zu erzielen, ist ein präzise abgestimmtes Zusammenspiel aus Hard- und Software erforderlich. Micro-Epsilon hat dies bei der Entwicklung der neuen 3D-Sensor-Generation berücksichtigt und setzt daher nicht nur auf leistungsstarke Hardware, sondern präsentiert auch die exakt auf die Geräte abgestimmte Software 3DInspect. So lassen sich alle 3D-Sensoren von Micro-Epsilon mit einer einheitlichen Software betreiben.

Diese ist mit den Sensoren surfaceControl zur Geometrie-, Form- und Oberflächenprüfung von matten Objekten, reflectControl zur Vermessung und Inspektion von spiegelnden Oberflächen sowie 3D-Laserscannern zur präzisen Inline-3D-Messung kompatibel. 3DInspect bietet dabei echte 3D-Auswertungen und somit nicht nur 2.5D wie bei einer herkömmlichen Software. Somit stehen jeder x-y-Koordinate mehrere z-Koordinaten zur Verfügung.

Bild 3 | Die Software 3DInspect liefert nicht nur echte 3D-Auswertungen, sondern ist dazu auch noch universell einsetzbar und zwar für alle 3D-Sensoren von Micro-Epsilon.
Die Software 3DInspect liefert nicht nur echte 3D-Auswertungen, sondern ist dazu auch noch universell einsetzbar und zwar für alle 3D-Sensoren von Micro-Epsilon. – Bild: Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

Software für 3D-Punktewolken

3DInspect ist auf eine hohe Bedienerfreundlichkeit ausgelegt. Die Software gestattet die Parametrierung der Sensoren, aber auch die Erfassung von Messdaten. Die Werkzeugpalette ist vielseitig und reicht von der Ausrichtung der Punktewolken über die Auswahl der relevanten Objekte bis hin zu Filtern zur Glättung und Optimierung der Punktewolke. Auch Berechnungsprogramme für Abstand, Höhe, Winkel und Radius sind bereits integriert. Die ermittelten Daten lassen sich an die SPS ausgeben, können aber auch beliebig weiterverarbeitet werden.

Neben der Standard-Version wird die Funktionserweiterung ‚Automation‘ für automatisierte Produktionsprozesse angeboten. Falls Anwender eine alternative Bildverarbeitungslösung verwenden oder selbst entwickeln möchten, steht ein SDK zur Verfügung. Dieses basiert auf GigE Vision und GenICam inklusive zahlreicher Funktionsblöcke. Eine C/ C++/ C# Bibliothek mit zahlreichen Beispielprogrammen und Dokumentationen unterstützt bei der Softwareentwicklung.

Umfangreiche Funktionen

Die Messprogramme lassen sich in drei Gruppen einteilen. Der ‚Datenverarbeitung‘ unterliegen Programme zur Selektion, Filterung, Transformation und Ausrichtung von Punktewolken. Hier sind Korrekturen der Einbaulage, Punktauswahl sowie die Ausrichtung anhand von Quadern, Ebenen, Linien oder Punkten möglich. Aber auch Mittelwert-, Median-, Tiefpass-, Hochpass- und Erosionsfilter zählen dazu.

>>Leistungsfähiges Gesamtpaket für alle 3D-Sensoren<<

In der Gruppe ‚Objekte‘ finden sich Programme zur Passung geometrischer Objekte. Hier lassen sich Schwerpunkte oder Extrempunkte in der 3D-Punktewolke berechnen. Auch Passungen von Objekten – wie Kugeln oder Zylinder – in die Punktewolke sind möglich, um diese weiter auszuwerten. Unter ‚Objekte kombinieren‘ finden sich Programme, die zuvor gefundene Objekte miteinander in Bezug setzen. Diesem Vorgang liegen verschiedene Berechnungen wie Abstand, Winkel oder Mittelpunkt zwischen zwei Objekten zugrunde.

In der ‚Messwertausgabe‘ können die Messergebnisse mathematisch kombiniert und verrechnet werden. Die Signalausgabe erfolgt über UDP, TCP oder Modbus, wobei 3DInspect als jeweiliger Server funktioniert. Mithilfe von Zusatzmodulen ist auch eine Steuerung und Messwertübertragung über Profinet und Ethernet/IP möglich.

3D-Vermessung bei zahlreichen Anwendungen

Das 3D-Software-Paket ist unter anderem mit den Sensoren der Reihe surfaceControl kompatibel. Diese sind zur schnellen 3D-Vermessung und Inspektion diffus reflektierender Oberflächen wie Metall, Kunststoff oder Keramik im Einsatz. Der Sensor nutzt Streifenlichtprojektion, mit der sich diffus reflektierende Objekte erfassen lassen und errechnet aus den Messdaten eine hochgenaue 3D-Punktewolke. Anhand dieser werden kleinste Strukturen auf Bauteilen sowie Formabweichungen sichtbar. Dank der schmalen Bauform kann der Sensor auch in beengte Bauräume integriert werden. Die Besonderheit der Systeme liegt im Zusammenspiel aus automatischer Oberflächeninspektion, hoher Präzision ab 0,4µm sowie schnellem und zuverlässigem Erkennen verschiedener Objekt- und Oberflächengeometrien.

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