Hybrider optischer Sensor zur 2D/3D Objekt-Inspektion (IOS23)

Ein Projekt, finanziert durch die Baden-Württemberg Stiftungs gGmbH, in Zusammenarbeit mit IPVS (Uni Stuttgart) zur Realisierung eines Sensors für industrielle Produktinspektion mithilfe eines hybriden Ansatzes aus diffraktiv-refraktiver Optik und Realtime-BV auf FPGA-Basis.

Die rasch voranschreitende Automatisierung - auch im Zuge von Industrie 4.0 - führt zu erhöhten Anforderungen an die produktionsintegrierte Qualitätssicherung und Prozesskontrolle. Dabei werden aufgrund der Geschwindigkeit, dem berührungslosen Einsatz und hohen Genauigkeiten zunehmend optische Messprinzipien eingesetzt. Der im Rahmen des Projekts zu realisierende und zu untersuchende Sensor soll sowohl die 2D als auch die 3D Messungen technischer Objekte mit hoher Geschwindigkeit und in hoher Genauigkeit ermöglichen.

Das Konzept basiert auf objektangepasster Streifenprojektion, Telezentrie durch diffraktive Optik und Smart-Kamera mit Dekonvolution (FPGA). Basierend auf Triangulation wird das Messobjekt mit an dessen Topographie angepassten Streifenmustern beleuchtet. Das Muster wird über einen LC-Spatial-Light-Modulator (SLM) generiert. Abweichungen der Oberfläche werden durch Verzerrung der Muster gemessen. Eine telezentrische Detektionsoptik wird durch Einsatz einer großen diffraktiven Linse (DOE) kosteneffizient erreicht. Die dabei auftretenden Aberrationen werden durch die Smartkamera (FPGA) mit dekonvolutionsbasierter Bildverbesserung kompensiert. Die Beleuchtung mittels kohärenter Lichtquelle erzeugt nachteiliges Speckle-Rauschen. Dies soll durch dynamische Computer-Generierte Hologramme (CGH) reduziert werden. Das Prinzip dabei ist die Verschiebung der Spotposition und Mittelung. Des Weiteren sorgt eine holografische Mehrpunktsensorik für eine Reduzierung der bildsensorbedingten Messunsicherheit.

Poster IOS23

Publikationen

  1. 1. A. Faulhaber, M. Gronle, S. Haberl, T. Buchholz, T. Haist, und W. Osten, „Dynamically scanned spot projections with digital holograms for reduced measurement uncertainty in laser triangulation systems“, in AOPC 2019: Optical Sensing and Imaging Technology, Dez. 2019. doi: 10.1117/12.2548075.
  2. 2. A. Faulhaber u. a., „Hybrid telecentric triangulation sensor system with real-time field-dependent deconvolution“, in Optical Measurement Systems for Industrial Inspection XI, 2019, Bd. 11056, S. 1105613. doi: 10.1117/12.2525568.
  3. 3. A. Faulhaber u. a., „Dynamic holography for speckle noise reduction in hybrid measurement system“, in LASER BEAM SHAPING XVIII, 2018, Bd. 10744, S. 107440J. doi: 10.1117/12.2320486.

Finanziert durch:

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Dieses Bild zeigt  Andreas  Faulhaber
M.Sc.

Andreas Faulhaber

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

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