Photoneo 3D-Scanner Technologie-Übersicht

PhoXi 3D Scanner – Technologieübersicht

Die Technologie hinter unserer PhoXi Scan Scannerfamilie basiert auf einer Advanced Structured Light Technik.

Wie konventionelle Lichttechnik funktioniert

Eine konventionelle strukturierte Lichttechnik wird aus einer Stereosicht abgeleitet. In der Stereo-Vision (inspiriert von einer Natur der menschlichen Vision), nutzt man ein Paar Kameras, um ein Objekt aus zwei verschiedenen Perspektiven zu erfassen.

Für jeden im ersten Bild erfassten Bildpunkt A versucht ein Algorithmus, auf dem zweiten Bild einen entsprechenden Bildpunkt B (unter Verwendung epipolarer Einschränkungen) abzuschätzen. Nach der Korrespondenz (die Position des gleichen Objektpunkts auf beiden Bildern) berechnet der Algorithmus die 3D-Position des erfassten Objektpunktes nach dem Triangulationsprinzip.

technology3dscan

Nachteile herkömmlicher Lichttechniken

Während die Idee sehr einfach ist, ist die Suche nach Bildkorrespondenzen ein schlechtes Problem.

  • Die Technik ist rechenintensiv
  • Es erfordert ein gut strukturiertes Objekt.
  • Aufgrund der realen Beschränkungen ist die Technik nicht für den industriellen Einsatz geeignet.

Erweiterte strukturierte Lichttechnik

Andererseits wird im erweiterten strukturierten Lichtansatz eine der Kameras durch einen Musterprojektor vertauscht, der eine gut definierte strukturierte Beleuchtung abgibt. Am häufigsten ist die Quelle der strukturierten Beleuchtung ein herkömmlicher 2D-Projektor (ähnliche Technologie für Multimedia-Präsentationen). Die Kamera und der Musterprojektor befinden sich auf einer bekannten Baseline (bestimmt durch eine Systemkalibrierung) und sind auf den Scanbereich (Object) fokussiert.

Wie die fortgeschrittene strukturierte Lichttechnik funktioniert:

  1. Der Musterprojektor emittiert einen Satz von Codierungsmustern, die in einer Folge nacheinander projiziert werden. Diese Codierungsmuster codieren eine räumliche Information.
  2. Die Kamera erfasst den Scanbereich einmal pro projizierten Pattern.
  3. Danach decodiert der Algorithmus für jeden Bildpunkt A die in der Folge der von dem Bildpunkt A erfassten Intensitätswerte unter verschiedenen Strukturierte Lichtmuster.
  4. Diese räumliche Information codiert den entsprechenden „ Bildpunkt B in der Ansicht des Projektors.
  5. Mit der Korrespondenz berechnet der Algorithmus eine exakte 3D-Position des Objektpunktes.

Warum die erweiterte strukturierte Lichttechnik verwenden

  • Die Technik arbeitet unabhängig von der Textur des Objekts. Hohe 3D-Rekonstruktionsqualität
  • Erwerbsgeschwindigkeit

Vergleich von PhoXi Scan gegenüber konventionellen Systemen

Eines der entscheidenden Probleme der herkömmlichen Systeme ist eine Komplexität der Musterprojektoren. Das herkömmliche Design, das auf DMD- oder LCD-Technologie basiert, ist teuer und optisch unwirksam. Der größte Teil des erzeugten Lichts ist aufgrund des komplexen optischen Setups im System verloren. Dieses Licht wird dann in Wärme umgewandelt. Aufgrund der Art der in diesen Systemen verwendeten Lichtquellen ist die Schärfentiefe sehr begrenzt.

Photoneo PhoXi Scan

Einzigartige maßgeschneiderte Projektionseinheit

Im Gegensatz dazu verwendet die Photoneo PhoXi-Familie ein eigenes Projektionssystem , basierend auf einer kohärenten Laserstrahlung . Das optische System des PhoXi-Projektors ist optimal und liefert das gesamte abgestrahlte Licht in den Scanbereich. So kann PhoXi auch in rauer Industrieumgebung nur passiv gekühlt werden. Der PhoXi Musterprojektor nutzt Licht einer bestimmten Wellenlänge, zusätzlich zu hochwertigen Glasbandpassfiltern, die in der Optik einer Kamera verwendet werden, liefert das System auch bei anspruchsvollen Innenräumen mit mehreren Leuchten eine hervorragende Beständigkeit gegenüber anderen Lichtquellen.

Ein weiterer Vorteil des PhoXi-Projektionssystems ist eine hohe Schärfentiefe ähnlich dem Laserlinien-Triangulationssystem.

Die neueste, state-of-the-art Sensing „Muskeln“

  • Die PhoXi-Familie nutzt die neuesten CMOS-Sensoren von Sony , um eine hervorragende Leistung bei geringem Energieaufwand zu erzielen.
  • Eine Zusammenarbeit mit Ximea stellt eine branchenführende Kameraerfassungsleistung sicher.
  • Dank Nvidia verfügt das System über genügend Leistung, um erweiterte Rekonstruktionsalgorithmen mit hoher Auflösung und fps auszuführen.
  • Die Erfassungs- und Verarbeitungspipeline von PhoXi ist in der Lage, 16 Millionen Messungen pro Sekunde zu liefern, entweder in 3,2 Megapixeln bei 5 fps oder 0,8 Megapixel bei 20 fps.

Das Softwarepaket zur Unterstützung neuer industrieller Meilensteine ​​

Alle notwendigen Berechnungen werden von der Embedded-Verarbeitung des Systems und der Steuereinheit ausgeführt, die die Rechenleistung des Clients für eine Anwendung verlässt. PhoXi ist mit einem Client-PC durch GigE mit unserer PhoXi Control App verbunden. Die Software-API bietet erweiterte Funktionen als adaptive Scan-Verfahren für komplizierte Objekte (sie können die Scan-Pipeline anpassen, um die Effekte von Interreflexionen oder hohen Dynamikbereichen zu kompensieren), eine automatische optimale Einstellung (das System analysiert den Scan-Bereich und bestimmt die optimalen Scan-Parameter ).

Die API liefert 3D-Informationen neben 2D-Texturinformationen.

Um neue Meilensteine ​​von Industry 4.0 zu unterstützen, arbeitet Photoneo an intelligenten SDK-Paketen, um eine Entwicklung von 3D-Vision-Anwendungen auch für Nicht-Programmierer einfach zu machen.

Der Körper baut, um den Roboter zu belasten

Der Körper des Sensors besteht aus einer hochwertigen Kohlefaser . Neben dem schönen Aussehen, bringt der Körper eine starre Struktur, die eine lang anhaltende Kalibrierung gewährleistet. Unser Design erlaubt es uns, mehrere verschiedene Anwendungen abzudecken, indem wir die Grundlinie des Systems ändern (Werkseinstellung). Auch für die längere Grundlinie bleibt das System hell und die Kohlefaser gewährleistet eine . Die Halterung des Sensors ist aus eloxiertem Aluminium gebaut, so dass es einfach an einem Roboterarm oder einem anderen beweglichen System montiert werden kann.

Laden Sie die Produktspezifikationen auf der Produktseite von PhoXi herunter.

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