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