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FastCCT – Echtzeitfähige chromatisch konfokale Triangulation mittels Beleuchtungs-Multiplexverfahren

Name des Teilnehmers: Miro Taphanel

Beschreibung des IT-Forschungsprojekts: Die optische 3D Messtechnik ist in den Laboren der Qualitätssicherung angekommen. Der verstärkte Einsatz dieser Messtechnik spiegelt sich in den jüngsten Aktivitäten zur „3D-Norm“ EN ISO 25178 wider. Wünschenswert wäre, diese Labortechnik auch direkt in der Produktionslinie einzusetzen und somit eine 100%-Qualitätsprüfung sicherzustellen. Eine inlinefähige Messtechnik zeichnet sich dadurch aus, dass die Messaufgabe im Takt der Produktion gelöst wird. Etablierte Messverfahren stoßen jedoch bei den geforderten Messgeschwindigkeiten an ihre Grenzen. Der naheliegende Ansatz, etablierte Messtechnik zu beschleunigen, ist nicht zielführend. Geschwindigkeitslimitierende Faktoren liegen im Datentransfer, an der Anzahl an notwendigen Messungen, an der Trägheit Optischer 3D-Labormessgeräte, welche eine mechanische Bewegung beinhalten, und an der Belichtungsproblematik bei optischer Messtechnik im Rahmen von Hochgeschwindigkeits-Anwendungen.

Der CCT-Sensor (chromatic confocal triangulation) hat das Potenzial, die angeführten Nachteile zu überwinden. Sein optischer Aufbau ist so gewählt, dass gegenüber dem heutigen Stand der Technik nur ein Bruchteil an Daten erhoben werden muss. Des Weiteren besitzt der CCT-Sensor keine beweglichen Komponenten. Eine effiziente Nutzung des Lichtes wird durch eine spiegelsymmetrische Anordnung von Sensor und Beleuchtung sichergestellt. Bisherige Forschungsarbeiten haben sich auf die physikalische Umsetzung des Sensors konzentriert. Im Rahmen des Projektes FastCCT soll erforscht werden, wie eine echtzeitfähige Signalverarbeitung für einen CCT Sensor realisiert werden kann. Die wissenschaftliche Herausforderung liegt in der geringen Zeit, die für Berechnungen zur Verfügung steht.

Das CCT-Messkonzept ist relativ jung und wurde im Jahre 2011 patentiert. Die Intention der zugrundeliegenden Idee war, vorhandene geschwindigkeitslimitierende Faktoren zu umgehen und somit ein neuartiges 3D-Messsystem für Hochgeschwindigkeitsmessungen zu schaffen. Inhalt des Projektes ist entsprechend die Konzeptionierung und Implementierung neuartiger Algorithmen. Neben der Problematik einer zu langsamen Signalverarbeitung verhindert im bisherigen Sensorkonzept der Einsatz pixelgroßer optischer Filter die Erreichung der gesetzten Ziele. Durch ein neuartiges, zum Patent angemeldeten, Beleuchtungsverfahrens mit angepasster Signalverarbeitung, kann dieses technische Problem überwunden werden. Dadurch eröffnet sich erstmalig die Möglichkeit einen Demonstrator eines CCT Sensors aufzubauen, welcher über einen vollen Funktionsumfang verfügt. Im Gegensatz zu den bisher aufgebauten Funktionsmustern kann gleichzeitig schnell und genau gemessen werden.

Weitere Informationen zum Projekt

Software Campus-Partner: Fraunhofer-Verbund IuK-Technologie, Robert Bosch GmbH

Umsetzungszeitraum:01.03.2014 – 30.11.2015

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