Höhenkarten lesen

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Stereo-3D-Zeilenkamera für die Textilindustrie

Schneller, genauer und 3D sind die zentralen Forderungen an moderne Bildverarbeitungslösungen. Besonders die Elektronik- und Leiterplattenindustrie legt mit diesen Forderungen die Latte immer höher. Aber wie umsetzen? Eine Lösung zeigt das folgende Beispiel aus der Textilindustrie.
Textilmaschinen sind Präzisionssysteme. Ein Kernpunkt ist der exakte Vorschub der Fäden durch spezielle, verzahnte Walzensysteme. Bereits kleinste Defekte in den Verzahnungen der Walzen können einen fehlerhaften Fadentransport hervorrufen und damit Produktionsfehler bzw. -ausfälle bewirken. Für eine automatisierte Qualitätsprüfung der Walzen hat sich die 3D-Erfassung über Zeilenkameras als ideal erwiesen: Bei der Rotation um die Mittelachse der Walze bildet die radiale Orientierung der Zeilenkamera die komplette Zylinderoberfläche nahezu verdeckungsfrei ab. In Kombination mit einer abgestimmten diffusen Beleuchtung entstehen so schattenfreie homogene Bilder. Um eine kurze Aufnahmedauer des kompletten Walzenumfangs von 0,5s bei einer hohen lateralen Auflösung von 10µm zu erreichen, kam die 3DPixa-Stereokamera mit bis zu 60kHz Zeilenfrequenz und 1µm Höhenauflösung zum Einsatz. Die automatische Defekt-Erkennung der Walzenverzahnung basiert auf den stereoskopisch erzeugten 3D-Höhenkarten. Die 3D-Berechnung erfolgt gleichzeitig zur Bildaufnahme in Echtzeit. Beispiele von typischen Fehlern sind Walzfehler und Schlagstellen (Bild 1). Die erfassten Stereobilder werden im Falle von Defekten zusätzlich zu den Höhendaten gespeichert. Damit steht auch ein 2D-Bild der fehlerhaften Stellen zur Verfügung, das bei Bedarf beurteilt werden kann. Die hohe Auflösung und die senkrechte Kameraorientierung bieten auch bei der Prüfung von kleinen Strukturen in der Elektronikindustrie neue Möglichkeiten, z.B. bei der Inspektion von Leiterplatten. Hier ist die Kombination von Farbe und 3D die Voraussetzung für die vollständige Prüfung. Der Zugriff auf die 3D-Höhenkarten und die genau ausgerichteten 2D-Bilder ist mit der Programmierschnittstelle CS-3D möglich. In LabView steht dafür das 3D Camera Toolkit zur Verfügung. Die Integration in weitere Bibliotheken ist in Vorbereitung.

www.polytec.de

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