Messe Stuttgart GmbH: Die dritte Dimension als Innovationstreiber

>> 3D-Bildverarbeitung eröffnet völlig neue Möglichkeiten und Einsatzbereiche, es gibt unzählige Applikationsbeispiele, in denen dreidimensionale bildverarbeitende Prüfverfahren ihre Vorteile ausspielen können. Ihre Umsetzung scheiterte aber bislang oft noch am Preis. Bereits bieten nun aber verschiedene Hersteller einen vergleichsweise günstigen Einstieg in 3D-Projekte, eine gesteigerte Nachfrage bei 3D-Bildverarbeitung wird damit allgemein erwartet.

Anbieter zum Thema

Schwarz AG - Warmpresswerk

sia Abrasives Industries AG

Angehrn AG - Umformtechnik

Landesmesse Stuttgart GmbH

joe. Moderne 3D-Bildverarbeitung wird auch auf der kommenden Vision 2011 eines der zentralen Themen sein, denn die Bedeutung der dritten Dimension in der Bildverarbeitung (BV) nimmt laufend zu. «In einer Zeit, in der elektronische Bauteile jeglicher Art immer komplexer und dabei immer kleiner werden, stossen herkömmliche 2D-Prüfverfahren an ihre Grenzen, da sie nicht das gesamte Fehlerspektrum wie etwa eine falsche Pinhöhe abdecken», sagt Dieter A. Riehl, Geschäftsführender Gesellschafter von Sirius Advanced Cybernetics (SAC). Und beim Löten von SMD-Bauteilen komme es ganz entscheidend auf deren Koplanarität an. «Um diese zu gewährleisten, ist eine Vermessung in allen drei Raumachsen x, y und z unumgänglich», so Riehl weiter. Das ist nur eines von unzähligen Beispielen, in denen dreidimensionale bildverarbeitende Prüfverfahren ihre Vorteile ausspielen können.

Im Wesentlichen lassen sich drei grundsätzliche 3D-Bildaufnahmeverfahren unterscheiden: erstens Triangulationsverfahren, die geometrische Daten auswerten. Hierzu zählen Stereo-Vision, Laser-Lichtschnitt, Shape-from-Shading, Streifenprojektion. Das zweite Verfahren nutzt die Wellenlänge des Lichtes aus, wie etwa Fokusvariation und Interferometrie, und die dritte Verfahrensweise misst die Laufzeit des Lichtes, etwa Laser-Scanner und Time-of-Flight (TOF). Welches Verfahren für die jeweilige Anwendung nun geeignet ist, können wohl nur erfahrene BV-Experten beantworten.

Aussteller zeigen, wohin die Reise geht

Das Unternehmen Automation Technology entwickelt seine 3D-Kameras stetig weiter. «Pünktlich zur Messe stellen wir die Kamera C4-4090-GigE mit GenICam vor, eine 12-Megapixel-3D-Highspeed-Variante, die im Bereich der Laser-Triangulation weltweit wohl einzigartig ist», sagt Stephan Kieneke vom Support & Engineering dieses Herstellers. Vertriebspartner Stemmer Imaging wird auf der Messe jedoch nicht nur 3D-Produkte dieses Herstellers präsentieren, sondern auch den intelligenten 3D-Profilsensor der Gocator-Serie von LMI, eine neue Art vorkalibrierter Sensoren, mit denen Endanwender Prüfungen in der dritten Dimension selbst konfigurieren können.

Ein wichtiger Punkt liegt in der Einfachheit der Integration von 3D-Prüfsystemen. Darauf hat Anbieter SAC bei der Entwicklung des Inline-3D-Inspektionssystems Pulsar, das auf dem Prinzip der Streifenlichttopometrie basiert, besonderen Wert gelegt. Mit möglichst wenig Prüfaufwand sollten Ergebnisse schnell und genau ermittelt werden können.

Auf der Messe demonstriert das Unternehmen, wie der neu entwickelte Pulsar Sensor Head berührungslos und ohne jegliche bewegte Teile die exakten 3D-Daten der Lötanschlüsse von SMD-Bauteilen errechnet und daraus ein sehr genaues 3D-Modell des Prüflings erstellt. Das geschieht mit Hilfe von hoch optimierten Auswertealgorithmen. Neben der Koplanaritätskontrolle kann das System auch weitere Aufgaben, wie etwa Pitch-Ermittlungen, durchführen. «Damit steht ein betriebsbereiter, vorkalibrierter, kompakter Messkopf zur Verfügung, mit dem insbesondere die nachträgliche Integration einer Prüfstation in eine Produktionsanlage sehr einfach wird», sagt Sarah Klug, zuständig für Marketing und PR bei der Firma SAC.

Nachfrage nach 3D-Lösungen steigt

«Unsere Erfahrungen der vergangenen Jahre zeigen uns», so Jan-Erik Schmitt, Geschäftsführer Vertrieb bei Vision Components, «dass quer durch alle Industriebranchen die Nachfrage an 3D-Bildverarbeitungslösungen steigt. Deren Umsetzung scheitert allerdings oft noch am Preis, so dass viele Anwender schliesslich doch wieder auf 2D-Lösungen ausweichen, die sich dann nur mit grossem Aufwand verwirklichen lassen.» Deshalb hat dieser Aussteller eine frei programmierbare 3D-Smart-Kamera entwickelt, die mit dem Laser-Triangulationsverfahren arbeitet und laut Hersteller einen günstigen Einstieg in 3D-Projekte bietet. «Sie wurde bereits erfolgreich bei der Überprüfung von Betonankern eingesetzt, wo eine herkömmliche 2D-Prüfung nicht möglich ist», erklärt Schmitt. Die geringe Kontrastfähigkeit der Prüfteile sowie eine zu prüfende Wölbung im Spreizblech machten Schmitt zufolge den Einsatz von 3D-Bildverarbeitung zwingend notwendig.

Wie 3D-Mustererkennung funktioniert, demonstriert das Unternehmen Rauscher. Mittels Laser-Triangulation werden 3D-Konturen eines Bauteils aufgenommen und mit einem Musterteil verglichen. Hierfür kommen die 3D-Kamera von Photonfocus, die 3D-Bibliothek von Aqsense sowie die Bildverarbeitungsbibliothek von Matrox zum Einsatz. Alle drei Unternehmen sind mit einem Stand vertreten.

«In der Vergangenheit war 3D-Bildverarbeitung noch relativ komplex, vor allem beim Einrichten und Kalibrieren. Meistens wurden mehrere Kameras benötigt, um Schattenbilder zu vermeiden», so die Erfahrung von Thomas Miller, Leiter Applikation & Support bei Rauscher. Doch mit verbesserter Handhabung und anwenderfreundlicheren Tools ist laut Miller ein deutlicher Anstieg der Nachfrage zu verzeichnen.

Bereits vor 30 Jahren hat Kappa die erste 3D-Stereokamera für Manipulatoren in der Kernforschung gebaut. Heute vermarktet das Unternehmen die nach eigenen Aussagen kleinste High-Definition-CCD-Farbkamera, die als Kamerapaar für Stereo-3D-Anwendungen in Echtzeit eingesetzt werden kann, etwa für führerlose Fahrzeuge, in Chemieanlagen, Forschungseinrichtungen, der Nuklearmedizin oder in der Luftfahrt.

Ausblick

Wie die Beispiele zeigen, eröffnet 3D völlig neue Möglichkeiten und Einsatzbereiche. «3D-Bildverarbeitung wird zweifellos langfristig typische 2D-Applikationen weitläufig ablösen», prognostiziert Stephan Kieneke, «insbesondere, wegen ihrer absoluten Genauigkeit und Zuverlässigkeit.» Zudem werde es immer mehr hybride Lösungen geben, wodurch 2D- und 3D-Bildverarbeitung verschmelzen würden. «Für uns liegt die Zukunft in Bildverarbeitungslösungen, die in der Lage sind, als kompakte Stand-alone-Systeme beliebig viele Aufgaben zu bewältigen», meint Jan-Erik Schmitt. Neue Technologien, 3D-Algorithmen sowie einfachere Schnittstellen und somit verbesserte Bedienbarkeit hätten dazu beigetragen, dass die 3D-Bildaufnahme immer mehr akzeptiert werde. <<

(ID:29697900)