Streifenprojektion

Ein Streifenmuster wird auf ein Objekt projiziert. Die Oberflächenform des Objekts verzerrt die Streifen. Die Verzerrung wird in ein 3D-Modell umgerechnet.

Wie funktioniert der Streifenlichtscanner?

Streifenlichtscanner bestehen aus einem Videoprojektor und ein bis zwei Kameras, die an einem mechanischen Arm befestigt sind. Der mechanische Arm hilft dem Projektor und den Kameras, sich um das abzubildende Objekt herum zu bewegen, damit es aus jedem Winkel betrachtet werden kann. Gleichzeitig strahlt der Projektor ein Muster (Streifenprojektion) auf das Objekt. Aufgrund der Verzerrungen dieses Musters und der Veränderungen seiner Größe, die sich je nach Abstand ergeben, können Computer die Maße und Form des Objektes berechnen.

Um die Genauigkeit dieser Messung zu verbessern, werden verschiedene Muster aus verschiedenen Winkeln auf das Objekt projiziert. Das erlaubt es den Kameras, jeden Punkt des Objektes mehrmals zu betrachten. Dieses wiederholte Scannen erhöht am Ende die Genauigkeit der Analyse.

Ein Streifenlichtscanner der Firma GOM (Atos Triple Scan).

Ein Streifenlichtscanner der Firma GOM (Atos Triple Scan).

Vorteile der Streifenprojektion

Der größte Vorteil der Streifenprojektion ist das große Spektrum an Bauteilen, die man 3D-Scannen kann. Objekten zwischen 10 cm und 300 cm – also von der Größe einer Tasse bis hin zur Größe eines kleinen Elefanten, sind möglich. Für kleinere Objekte liefert die Computertomographie bessere Ergebnisse, während bei größeren Objekten die Photogrammetrie brilliert.

Das Streifenprojektions-3D-Scan-System misst mit einer Genauigkeit von ±0,05mm sehr präzise.

Swann Rack erklärt die Streifenprojektion.

Swann Rack erklärt die Streifenprojektion.

Nachteile der Streifenprojektion

Objekte mit einer stark reflektierenden Oberfläche können mit der Streifenprojektion nicht so einfach erfasst werden. Warum ist das so? Die Kameras brauchen gute Bilder der Muster, die projiziert werden. Wenn die Oberfläche aber reflektiert, wird es für die Kameras schwierig, die projizierten Muster zu deuten. Das ist in etwa so, als wenn Sie ein Bild an einem sehr hellen, sonnigen Tag schießen und das Bild überbelichtet und voller Blendeffekte ist.

Um dieses Problem in den Griff zu bekommen, werden reflektierende Oberflächen mit einer weißen, matten Farbe besprüht, bevor sie gescannt werden. Das macht es den Kameras deutlich leichter, die Oberflächen zu erfassen. Auch Löcher und schräg liegende Vertiefungen machen es den Kameras schwer, denn diese können nur das 3D-scannen, was in ihrem direkten Sichtfeld liegt.

Ein weiterer Nachteil ist die tägliche Kalibrierung. Für perfekte Resultate muss der Streifenlichtscanner mit normierten Mustern kalibriert werden. Bei stationären Systemen ist dieser Prozess automatisiert.

Blaue Streifenprojektion auf Blechbauteil.

Blaue Streifenprojektion auf Blechbauteil.

Fazit

Die Streifenlichtprojektion hat durchaus einige Vorteile gegenüber anderen 3D-Scan-Verfahren. Besonders für kleine bis mittelgroße Objekte gibt es kaum ein geeigneteres Verfahren. Das Verhältnis von Preis zu Leistung stimmt. Kein anderes Verfahren ist ähnlich wirtschaftlich bei entsprechender Genauigkeit. Abstriche muss man bei Bauteilen mit Hinterschneidungen und Bohrungen machen, dann bietet sich eher das CT-Scannen an.

Animation um 3D-Scan Roboter zu kontrollieren.

Animation um 3D-Scan Roboter zu kontrollieren.

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