Daten Erfassen - Sick Ivp Ranger Technisches Handbuch

3D-Daten erfassen
Der Ranger misst 3D-Daten über das Laser-Triangulations-
prinzip. Dazu wird eine Laserlinie auf das Objekt projiziert.
Die Kamera betrachtet die Linie aus einem anderen Win-
kel und nimmt das Höhenprofi l des Objektes auf. Pixel für
Pixel wird das Abbild der Laserlinie auf dem Chip abge-
tastet. Die Höheninformation berechnet sich nach dem
Lasertriangu lationsprinzip durch die Abweichung des Pro-
fi ls von einer Referenzlinie. Hoch liegende Objektpunkte
werden in helle Grauwerte codiert, tief liegende in dunkle
Grauwerte. Diese extrahierten Koordinaten eines Profi ls
werden zur Auswertung per Ethernet oder CameraLink an
den PC übertragen. Wegen der direkten Signalverarbei-
tung auf dem speziell entwickelten CMOS-Chip ist die 3D-
Datengewinnung extrem schnell und zuverlässig.
Während das Objekt den Laserstrahl passiert, werden
weitere Konturschnitte des Objektes erzeugt. Die Summe
dieser Schnitte oder 3D-Profi le ist eine vollständige Be-
schreibung der Objektkontur.
Der Ranger bietet mehrere unterschiedliche Methoden
zum Erstellen der 3D-Profi le, die sich in Geschwindigkeit
und Höhenaufl ösung unterscheiden. Die verschiedenen
speziellen Algorithmen haben jeweils unterschiedliche
Stärken und eignen sich somit für unterschiedliche Prüf-
szenarien. Mit dieser Flexibilität des Ranger können für
jede spezielle Prüfaufgabe optimale Ergebnisse erzielt
werden.
6 © SICK AG – Advanced Industrial Sensors – Deutschland – Alle Rechte vorbehalten – 8011437/2009-05
Lichtschranken Baureihe WL 27-2 Lichtschranken Baureihe WL 27-2 Lichtschranken Baureihe WL 27-2 Positionsfinder DMP
3D-Kameras: Ranger
Höhenauflösung und kalibrierte Messwerte
Die Höhenaufl ösung der 3D-Messwerte des Ranger ist
abhängig vom Winkel zwischen Laser und Kamera. Durch
Vergrößerung des Winkels wird auch die Höhenaufl ösung
vergrößert, allerdings wird dadurch der gesamte Höhen-
bereich reduziert. Infolge dieser frei einstellbaren
Höhenaufl ösung verfügt der Ranger nicht über eine
Werkskalibrierung. Stattdessen werden Messwerte in
Sensorkoordinaten ausgegeben (Pixel).
Kalibrierte Messwerte, zum Beispiel in Millimetern, sind
eine Notwendigkeit, wenn es darum geht, in industriellen
Applikationen Form, Position, Breite, Höhe oder Volumen
von Objekten zu messen. Bei der Kalibrierung werden
die von der Kamera ermittelten Sensor-Koordinaten
(Pixel) in Weltkoordinaten (zum Beispiel Millimeter
oder Inch) umgewandelt. Dabei werden Faktoren wie
Objektivverzerrungen, Betrachtungswinkel und der Winkel
zwischen Kamera und Laser kompensiert.
Der Ranger bietet ein vollständiges Kalibrierkonzept,
das sich an die Größe des Sichtfeldes anpasst und
Kalibrierungen während des Betriebs unterstützt. Für die
Kalibrierung sind weder kontrollierte Bewegungen noch
eine Positioniereinrichtung erforderlich. Der Kalibrierkörper
wird einfach manuell auf verschiedene Positionen im
Sichtfeld geführt. Die Software Coordinator führt durch
den nur wenige Minuten dauernden Kalibrierprozess.
Die Kalibrierung ist sehr einfach, Einrichtungskosten
werden reduziert. Nach der Kalibrierung liefert der Ranger
3D-Daten, zum Beispiel in Millimetern.
Formprofi le des Objektes
werden während der Bewegung
durch den Laserstrahl erfasst.
Die Zusammenfügung der
Formschnitte beschreibt die
vollständige Objektform.
3D-Bild mit Höheninformationen
in Grauwerten; hellere
Bildpunkte entsprechen
höheren und dunklere
entsprechen tieferen Positionen.
3D-Falschfarben-Darstellung
(Rendering) der obigen
Höhendaten. Unterschiedliche
Farben kennzeichnen
unterschiedliche Höhenstufen.
Profilbreite
height
length
width