100% synchron
Synchronisation von Kamera und 3D-Streifenprojektor
Während bei der Lasertriangulation eine Kamera lediglich synchron zum Vorschub des zu messenden Teils getriggert wird, sind bei der Streifenprojektion eine Kamera und ein Projektor 100%ig aufeinander abzustimmen.
Günstige Scanner verzichten oft auf diese Synchronisierung, wodurch die erforderliche Scanzeit deutlich verlängert wird. Zudem wird eine intelligente Bildverarbeitung notwendig, um ‚zufällig‘ gleichzeitig projizierte und von der Kamera aufgenommene Streifenmuster für die 3D-Rekonstruktion auszuwählen. Daher wird üblicherweise zur Synchronisierung die Triggerung der Kamera durch den Projektor gewählt. Viele Kameras liefern jedoch im getriggerten Modus deutlich geringere Bildwiederholraten als im freilaufenden Modus. Der technische Grund hierfür ist das Fehlen eines Pipelined-Trigger, der die Belichtung des Folgebildes bereits während des Auslesens des zuletzt aufgenommenen Bildes ermöglicht. Viele Sensoren verfügen aber nicht über diesen Trigger. Projiziert der Projektor mit einer Bildwiederholfrequenz von 60Hz und die Kamera liefert im freilaufenden Betrieb z.B. 69Hz, so kann bei Fehlen des Pipelined-Triggers die Bildwiederholfrequenz der Kamera im getriggerten Betrieb z.B. auf 45Hz absinken. Da die Kamera jedoch 100% synchron mit 60Hz (oder 30Hz, 20Hz, 15Hz, 12Hz, 10Hz, …) Bilder aufnehmen muss, verlängert sich bei Unterschreiten der 60Hz die Scanzeit mindestens um das Doppelte. Ist die Verlängerung der Scanzeit keine Option, wird üblicherweise auf Sensoren mit erheblich höherer Framerate oder auf Sensoren mit Pipelined-Trigger zurückgegriffen. Beide Optionen sind mit deutlichen Mehrkosten verbunden. Zur Kostensenkung wurde daher ‚Synchronized Freerunning‘ entwickelt. Bei diesem seit 2012 Patent-geschützten Verfahren laufen die Kameras im freilaufenden Betrieb, werden jedoch durch intelligente Anpassung der Austastlücke zwischen der Belichtung der einzelnen Bilder permanent auf ein externes periodisches Signal – also z.B. auf das Trigger-Signal des Projektors – synchronisiert. Das Verfahren sorgt für die 100%ige Synchronisierung von freilaufender Kamera und Projektor und bildet so den Nutzen eines Pipelined-Trigger nach. Für die Synchronisation von Musterprojektion und Bildaufnahme mit mehreren Kameras wurde die Fringe Projection Library entwickelt. Bis zu sechs pixelsynchrone Sensoren mit einer Auflösung von bis zu 4,2MP können mit der Library zur Aufnahme von Streifenlichtprojektionen genutzt werden. Sie misst die Latenz von Kameras und Projektor und verschiebt die Phasen so, dass sie synchron laufen und die Projektion des Streifenmusters und die Belichtung der Sensoren zum gleichen Zeitpunkt stattfinden. Darüber hinaus bietet die Library Autokalibrierung von Timing-Parametern, freie Auswahl an Projektionsmustersequenzen und eine C-API.
