Infrarot Sensor für 3D-Erfassung transparenter Objekte

Objekte aus Glas oder Kunststoff konnten bis jetzt nicht ideal durch Sensoren erfasst werden. Sie galten für Sensoren als transparent und waren damit nicht oder nur schwer zu erkennen, außer sie wurden extra umständlich lackiert. Ein neuer 3D-Sensor, der von Forschenden des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena entwickelt wurde, soll hier in Zukunft dank Wärmestrahlen (Infrarot) Abhilfe schaffen.

Thermisches Infrarot

Das auf den Namen MWIR-3D-Sensor getaufte System soll nun Gegenstände aus Kunststoff, wie etwa Polystyrol, Polycarbonat oder Acrylglas, Objekte aus Glas, oder auch schwarze und spiegelnde Oberflächen dreidimensional scannen können. Dass Wärmestrahlen zum Scannen eingesetzt werden können, ist hierbei eine Innovation für sich, die das Forscherteam „3D-Sensorik im thermischen Infrarot“ nennt.

Wie funktioniert das?

Die Antwort lautet: Eine Kombination aus Thermografie und Triangulation. Dafür braucht es:
Erst die Speziallinsen würden erreichen, dass der Laserstrahl das Objekt als vertikal beleuchtende Linie überstreichen kann. Dadurch, dass nicht vollflächig gescannt wird, würde auch eine geringe thermische Wirkung erreicht werden. So sollen Schäden verhindert werden, auch an sensiblen Materialien. Das Objekt selbst absorbiert dabei einen Teil der Laserenergie, ein anderer Teil wird reflektiert. Zwei Wärmebildkameras erfassen im nächsten Schritt die reflektierte Strahlung. Ein 3D-Objekt entsteht, indem eine am IOF entwickelte Software aus den Informationen anschließend die Bildpunkte errechnet.

Anwendung in der Qualitätskontrolle

Das Verfahren wird vor allem für die Industrie interessant, weil nun auch komplexe Objekte für Maschinen sichtbar werden. Auch ein Schritt wie das temporäre überziehen der Gegenstände mit einem Speziallack entfällt. So kann vor allem Zeit gespart werden. Dank der Größe des Messfeldes sowie der Auflösung und der Geschwindigkeit soll sich die Methode u. a. für die Qualitätskontrolle in der Produktion eignen. Auch Anwendungsfälle in der Robotik sollen denkbar sein, wenn Roboter etwa transparente Gegenstände greifen sollen.

Unser the_thing Fazit

Wir schreiten offenbar mit großen Schritten auf Haushaltsroboter zu, die für uns die Gläser in die Spülmaschine einräumen können. Aber Spaß beiseite: Das neue 3D System vom Fraunhofer IOF stellt hoffentlich bald eine marktreife Alternative zu Ultraschall und anderen bisherigen Sensoren zur 3D Erkennung von transparenten Objekten dar. Oft ist es diese Basisforschung, die neue Use-Cases möglich macht.