elektrotechnik AUTOMATYK
Reklama
Reklama

Czujnik 3D do skanowania przezroczystych obiektów

Fraunhofer
Reklama
Reklama

Naukowcy z Instytutu Optyki Stosowanej i Inżynierii Precyzyjnej IOF im. Fraunhofera opracowali nową metodę pomiaru w technologii 3D. Dzięki czujnikowi MWIR-3D mogą skanować obiekty w trzech wymiarach – niezależnie od tego, czy są one wykonane z przezroczystego plastiku, czy ze szkła.

Nawet obiekty o błyszczących metalicznych lub kruczoczarnych powierzchniach można bez problemu wykryć. Łączenie różnych materiałów również nie stanowi problemu dla nowego czujnika podczerwieni 3D. W dziedzinie technologii czujników 3D ten stopień elastyczności we właściwościach obiektu jest pierwszym. Możliwe są zastosowania w takich obszarach jak kontrola jakości w produkcji i robotyka.

Szklane i przezroczyste obiekty widoczne dla maszyn

Reklama

Najnowszy wynalazek Fraunhofer IOF przenosi technologię na wyższy poziom. Ze względu na wielkość pola pomiarowego, a także rozdzielczość i szybkość, metoda nadaje się m.in. do kontroli jakości w procesach produkcyjnych lub do zastosowań w automatyce. Jest to możliwe, ponieważ naukowcom z Instytutu Fraunhofera w Jenie udało się wykorzystać promieniowanie cieplne do pomiarów 3D. Z tego względu naukowcy określają tę metodę jako „wykrywanie 3D w zakresie termicznej podczerwieni”. Sercem systemu jest zaś mocno energetyczny laser CO2, za pomocą którego naświetlane są obiekty.

System współpracuje z promieniowaniem cieplnym
System współpracuje z promieniowaniem cieplnym do trójwymiarowej detekcji przezroczystych obiektów

Dzięki specjalnym soczewkom do dużych gęstości mocy wiązka lasera jest rozszerzana w linię, która oświetla pionowo cały obiekt. Aby uzyskać wynik pomiaru o wysokiej rozdzielczości, linia ta jest przesuwana nad obiektem w specjalnie skoordynowanej kolejności. Energia światła laserowego jest pochłaniana przez mierzony obiekt i częściowo ponownie emitowana.

Połączenie termografii i triangulacji

Dwie kamery termowizyjne analizują sygnaturę termiczną pozostawioną przez wąską i intensywną linię podczerwieni na obiekcie z dwóch różnych perspektyw. Następnie opracowane oprogramowanie oblicza piksele przestrzenne na podstawie informacji o dwóch kątach widzenia i łączy je w dokładne wymiary mierzonego obiektu.

Glass360Dgree
Glass360Dgree: Pierwszy system MWIR 3D do sprawdzania Glasele w produkcji optyki

Energia cieplna wprowadzona do analizy 3D jest tak niska, że ​​obiekt nie ulega uszkodzeniu. Różnica temperatur między powierzchniami ogrzewanymi i nieogrzewanymi jest zwykle mniejsza niż 3 stopnie. Z tego powodu metoda nadaje się również do wrażliwych materiałów.

Reklama

Dzięki przejściu z pełnopowierzchniowego wzoru termicznego na wąski pasek termiczny, udało nam się rozwinąć technologię w taki sposób, aby sprostać wymaganiom stawianym czujnikom 3D w zastosowaniach przemysłowych” podkreśla Martin Landmann, badacz z działu „Obrazowania i wykrywania” na Fraunhofer IOF. Wraz ze swoim zespołem i grupą badaczy sojuszu innowacji „3Dsensation” nad systemem pracuje od 2017 r.

Dzięki adaptacyjnej optyce lustrzanej udało nam się skupić moc lasera na znacznie mniejszej powierzchni, zapewniając w ten sposób znacznie szybciej wymagany kontrast dla kamer termowizyjnych. Tylko to umożliwiło osiągnięcie dokładności poniżej 10 µm dla współrzędnych 3D przy polu widzenia o szerokości 160 mm – wyjaśnia.

Zastosowanie w robotyce

Po udanej naukowej demonstracji nowej metody pomiaru naukowcy intensywnie pracują nad przygotowaniem zasady pomiaru na rynek. W Fraunhofer IOF opracowują obecnie różne systemy oparte na metodzie pomiaru MWIR 3D. Oprócz optymalizacji metody dla różnych scenariuszy pomiarowych i zastosowania jej w zakładach przemysłowych zespół kierowany przez Martina Landmanna i lidera grupy doktora Stefana Heista pracuje nad systemem do zastosowania w robotyce. System ten koncentruje się na przekształceniu konfiguracji laboratoryjnej w prototyp, który jest tak kompaktowy i wytrzymały, jak to tylko możliwe. W ten sposób można umożliwić robotom rozpoznawanie i chwytanie przezroczystych obiektów.

Stanowisko laboratoryjne do zademonstrowania zasady pomiaru MWIR 3D
Stanowisko laboratoryjne do zademonstrowania zasady pomiaru MWIR 3D

Pierwszym zorientowanym na aplikację systemem, który wykorzystuje tę zasadę pomiaru – MWIR 3D, jest „Glass360Dgree”. Został on specjalnie zaprojektowany do sprawdzania elementów szklanych w produkcji optyki i ma być również używany przez partnerów badawczych do testowania, w jaki sposób proces pomiarowy można zintegrować z różnymi procesami zrobotyzowanymi.

Źródło: Fraunhofer

Reklama

O Autorze

Czasopismo elektrotechnik AUTOMATYK jest pismem skierowanym do osób zainteresowanych tematyką z zakresu elektrotechniki oraz automatyki przemysłowej. Redakcja online czasopisma porusza na stronie internetowej tematy związane z tymi obszarami – publikuje artykuły techniczne, nowości produktowe, a także inne ciekawe informacje mniej lub bardziej nawiązujące do wspomnianych obszarów.

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama