Schnell im Fokus

Fokussierung einer Flüssiglinse mittels Schall

Schnell im Fokus

Ultraschnelles Flüssiglinsensystem fokussiert mit 70kHz

Die Flüssiglinse TAG Lens verwendet Piezosignale (Schall), um die Anpassung des Fokus zu erreichen. Damit lässt sich der Brennpunkt der Linse bis zu 70.000 mal pro Sekunde (70kHz) verändern. Das TAG Zip System ermöglicht es, für jedes Bild, unabhängig von der Fokusposition des vorangehenden Bildes, die Fokusebene zu verändern. Die Bildrate wird dabei ausschließlich von zwei Faktoren begrenzt: der Kamera und der Datenübertragungsrate.

Die Flüssiglinse TAG Lens fokusiert sich mit bis zu 70kHz auf ein bestimmtes Objekt, um eine Vielzahl an ern aufzunehme,n und so 3D-Informationen zu gewinnen. (Bild: TAG Optics Inc.)

Bild 1 | Die Flüssiglinse TAG Lens fokusiert sich mit bis zu 70kHz auf ein bestimmtes Objekt, um eine Vielzahl an Bildern aufzunehmen und so 3D-Informationen zu gewinnen. (Bild: TAG Optics Inc.)

Das Rekonstruieren von 3D-Volumina unter Verwendung eines Bildstapels – oft als Depth from Focus/Defocus (DFF) bezeichnet – ist eine Technik, die in der Biologie und in statischen Systemen für die Beschaffung mehrdimensionaler Informationen angewendet wird. Der Vorteil besteht in der großen räumlichen Genauigkeit und der Möglichkeit, aus dem in den Bildvolumen abgebildeten Objekten weitere Informationen zu gewinnen. Die Technik wurde in dynamischen Umgebungen bisher nur selten genutzt, da sie zum Fokussieren und Erfassen des Volumens viel Zeit erfordert.

Grenze bei 3.Mio Bildern/s

Dank der Verwendung der TAG-Lens und High-Speed-Kameras ist das TAG Zip System in der Lage, Geschwindigkeiten von beispielsweise 300 bis 500fps zu erreichen, wobei jedes Bild standardmäßig Vollfarbbilder enthält, die mit x-, y- und z-Daten kodiert sind. Die Geschwindigkeit des Systems ermöglicht die Überprüfung mehrerer beliebiger ROI im 3D-Raum, darunter Echtzeit-Positionierung, Objekterkennung und Bereitstellung von Messinformation. Tatsächlich ist die TAG-Technologie (Tunable Acoustic Index Gradient) auf eine theoretische Geschwindigkeit von drei Millionen Bilder pro Sekunde begrenzt. Die dem Objektiv zugrunde liegende Fokussiertechnologie ist in einen geschlossenen Regelkreis eingebunden, der Zuverlässigkeit, Wiederholbarkeit und Rückverfolgbarkeit sicherstellt. Die ultraschnelle Bild-zu-Bild-Fokussierung bietet nicht nur die Möglichkeit mehrere Verarbeitungsalgorithmen wie z.B. DFF und Objekterkennung an volumetrischen Live-Bildstapeln auszuführen, sondern auch die Implementierung neuer Bildaufnahmeverfahren. So können die in einem bestimmten Volumen enthaltenen Daten nach einer ersten Analyse nochmals genauer ausgewertet werden. Auf diese Weise werden während der Durchführung eines Scans Bilder von höherer Dichte zur Detailerkennung aufgenommen, um eine kontinuierliche Überwachung aller Veränderungen im 3D-Sichtfeld sicher zu stellen.

Integration in Messmikroskop

Mitutoyo hat die TAG Lens bereits mit einem Video-Einbau-Messmikroskop kombiniert. (Bild: Mitutoyo Deutschland GmbH)

Bild 2 | Mitutoyo hat die TAG Lens bereits mit einem Video-Einbau-Messmikroskop kombiniert. (Bild: Mitutoyo Deutschland GmbH)

Ein weiterer Vorteil ist das Auflösungsvermögen. Wenn z.B. ein Roboterarm eine Komponente ansteuert, muss er zunächst das Teil in 3D lokalisieren. Allerdings ändern sich dabei ständig die Genauigkeitsanforderungen. Während der Arm sein Ziel ansteuert, ist eine Erhöhung der Präzision auf Millimeter oder genauer erforderlich. Diese Möglichkeit bietet Tag Zip durch die schnelle Änderung des Tiefenschärfebereichs bei verschiedenen Entfernungen. „Die TAG Lens baut enorm kompakt und kommt gänzlich ohne bewegliche Teile aus. Dadurch ist sie um ein Vielfaches schneller und weniger wartungsintensiv.“, so Jürgen Bergmann von der Technical Engineering Group bei Mitutoyo. Einsatzbereiche sind dort, wo es auf äußerst schnelles Fokussieren ankommt und nur wenig Raum für die Systeme zur Verfügung steht. Ein Beispiel ist der Einsatz in einer Durchstromkontrolle. „Überall dort, wo vorbeiströmende Partikel erfasst werden müssen, ist die TAG Lens erste Wahl. Herkömmliche Kameras fokussieren bei weitem nicht schnell genug, um in verschiedenen Distanzen an der Linse vorbei strömende Partikel erfassen zu können.“ Die Technologie könnte also z.B. auch in der Luft- bzw. Reinraumfilterung Anwendung finden. Auch die Überwachung von vorbeiströmenden Schwebstoffen in Flüssigkeiten ist denkbar. Ein weiteres Einsatzfeld sind Laserbeschriftungen. „Dort muss stets die Topografie der Oberfläche exakt bekannt sein“, so Bergmann. „Durch das schnelle Fokussieren kann der Laser exakt ausgerichtet und geführt werden, sogar dann, wenn der Winkel zum Werkstück nicht 90° beträgt. Die Abbildungsgröße wird dadurch bei winkeligen Werkstücken an jeder Stelle gleich gehalten, weil sich die TAG Lens kontinuierlich anpasst.“ Mitutoyo wird die TAG Lens als OEM-Supplier vertreiben, auch in eigenen Messgeräten einsetzen. In bildverarbeitenden 3D-Messgeräten kann das System für schnelle Topografiemessungen sorgen. Auf der letzten Control wurde bereits am Mitutoyo Stand ein Aufbau gezeigt, der eine TAG Lens mit einem Video-Einbau-Messmikroskop kombinierte.

Thematik: inVISION 2 2018
Ausgabe:
Mitutoyo Deutschland GmbH
www.tag-optics.com www.mitutoyo.de

Das könnte Sie auch Interessieren

Anzeige

Anzeige

Anzeige

Anzeige

Anzeige

Anzeige

Anzeige