用于捕捉三维透明物体的传感器

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用于捕捉三维透明物体的传感器弗劳恩霍夫 协会演示 MWIR 3D 测量原理的实验室设置。学分:弗劳恩霍夫 IOF捕捉三个维度的透明物体是一项重大挑战。弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所 IOF 的研究人员开发了一种能够解决这个问题的传感器。该系统现已首次使用机器人成功测试。在半导体或汽车行业等大规模工业制造过程中的应用是可能的。该传感器将于 3 月 16 日的汉诺威工业博览会预览、5 月 3 日至 6 日的德国贸易展览会 Control 以及 2022 年 5 月 30 日至 6 月 2 日的汉诺威工业博览会上展出。透明物体有其缺点:我们在大玻璃窗上贴上鸟的剪影贴纸,以保护它们的现实生活中的同类不与透明屏障发生碰撞,这并非没有道理。正如这些动物难以识别透明表面一样,机器人的能力也受到限制:它们无法“看到”玻璃或其他所谓的“不合作表面”,即有光泽的金属、极反光或漆黑的表面。尤其是在工业环境中,这在过去一直阻碍着机器人的使用。许多自动化项目停滞不前,因为在 3D 测量中只能太慢或太不准确地检测不合作的表面。

热成像 3D 传感器首次使透明物体对机器人可见

Fraunhofer IOF 的研究人员去年开发的一种新的 3D测量技术解决了这个问题:“MWIR 3D 传感器”(也称为“Glass360Dgree”)可以首次在空间上可靠地检测具有反射或吸光表面的物体。为此,该系统结合了红外激光投影和热成像技术:在对被测物体进行局部加热后,两个热像仪确定物体表面的温度分布。与传统使用的传感器相反,新开发的系统不需要额外的测量辅助工具或特殊的临时应用标记,例如(喷涂)油漆形式。

适用于大规模工业过程的高测量速度

生产过程通常与速度和高质量相结合。这意味着:系统每分钟可以执行的工作步骤越多而不产生缺陷产品,生产的利润就越高。Fraunhofer IOF 的研究人员以这种行业自我形象为契机,让“Glass360Dgree”适应各种生产场景。最近几个月,耶拿的研究人员成功地相应提高了测量速度并优化了测量场的参数。该系统使用热辐射对透明物体进行 3D 检测。信用:弗劳恩霍夫-Gesellschaft“我们的研究小组多年来一直与来自广泛生产领域的公司合作,”Fraunhofer IOF 的“3D 传感器”研究小组负责人 Stefan Heist 博士解释道。“其中有来自半导体制造、汽车工业和航空业的公司。我们查看了过去的联合项目,并分析了我们的 3D 玻璃传感器如何在各种应用场景中取得比传统传感器更好的结果,”研究人员解释说,他一直在多年来一直在大力研究 3D 测量的新方法。“我们能够确定三个关键起点,使我们的系统准备好在大型工业制造设施中潜在使用。”该团队在分辨率所需的详细程度和测量持续时间之间找到了理想的平衡。他们还研究了 3D 传感器光学设置的各种选项,以便根据手头的任务和制造工厂内的可用空间灵活调整测量场。此外,由 Stefan Heist 博士和弗劳恩霍夫 IOF 研究员 Martin Landmann 领导的团队与伊尔梅瑙理工大学的研究人员密切合作,优化他们的测量系统的数据处理。来自 Ilmenau 的团队成功地从获得的测量数据中有效地获得了对机器人及其各自工具的主动控制。

灵活性和多样性的新维度

“Glass360Dgree”凭借其极大的灵活性和在被扫描对象属性方面前所未有的多功能性,为工业流程自动化和产品设计开辟了全新的可能性。

热成像 3D 传感器使用热辐射和成像进行 3D 检测。一个高能 CO 2激光器和一个带有特殊镜头的移动光学装置在几分之一秒内投射出一条在被测物体上分几步移动的线。在整个测量过程中,物体吸收激光的能量并将其发射到两个高灵敏度热像仪清晰可见的位置。

弗劳恩霍夫 IOF 开发的特殊软件可以在短时间内分析物体上窄红外线留下的热特征图像。该软件使用两个不同的视角和记录的条纹图案中产生的变形来重建空间坐标。然后,它将数据合并到测量对象的确切尺寸中。为 3D 分析引入的热能非常低,不会损坏物体:加热表面和非加热表面之间的温差通常小于 3 °C。

Glass360Dgree 将由 Fraunhofer IOF 于 2022 年 5 月 30 日至 6 月 2 日在德国汉诺威工业博览会 5 号展厅 A06 展位的 Fraunhofer 联合展位和 Control 国际贸易展览会上向对自动化和计量感兴趣的专业观众展示质量保证,2022 年 5 月 3 日至 6 日。

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来自:小金工
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