kolibri CORDLESS

- Multi-Color Pocketbeamer Anwendung im handgeführten 3D-Scanner
“kolibri CORDLESS”
Gunther Notni
I OF
Fraunhofer Institut
Angewandte Optik
und Feinmechanik
07745 Jena
Albert-Einstein-Str. 7
www.iof.fraunhofer.de
Verbesserung der Auskopplung aus LED
Klassische LED: Auskopplung ca. 10%
Dünnfilm-LED
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Homogene LED-Intensitätsverteilung - 3 Stufen
Auskopplung aus LED
Primäroptik
„Kollimation“
Totalreflexion !
LED
Reflector
Linsenarray
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Sekundäroptik
„Homogenisierung“
Effiziente LED-Beleuchtungsmodule – 3 Schritte
Gelöst in HL-Industrie
+
+
3mm
1mm
Auskopplung
⇒ Schichtoptimierung
⇒ Strukturierung
Primäroptik:
LED Kollimator
=> 83% der Intensität
in +8°
(‚nackter‘ Chip <10%)
Technologie:
Spritzguss
(+ Beschichtung)
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Sekundäroptik
(„Homogenisator“):
Tandem lens array
>80 % der Intensität
im Spot !
Technologie:
UV Replikation
(oder Glaspressen)
LED Beleuchtung für Digitalprojektor
„DLP-LED Pocket Projektor“
LED-Beleuchtungseinheit an Stelle Hochdrucklampe
SP P 310 ME
Pocket DMD-Projektor
Systemkonzept
Syprooptics/Samsung
50 lm, Kontrast: 1000:1
SVGA 800x600
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3-D-Geometrieprüfung – bisherige Lösungen
¾
¾
¾
¾
¾
table-top 3D-Scanner
Mobile stativgeführte 3D-Scanner
Messzellen
Robotergeführte 3D-Scanner
Handgeführte 3D-Scanner
Æ Anbindung an Strom- und Datennetz
erforderlich !
Æ Eingeschränkte Mobilität / Flexibilität !
Bildquellen: IVB, GOM, Hint-Els, IOF
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Grundprinzip des Handscanners
- Stereobasierte Streifenprojektion Kamera 1
Projektor
¾ Ein Projektor beleuchtet das Objekt mit zwei
um 90° gedrehten Gittersequenzen, und zwei
Kameras beobachten gleichzeitig das Objekt
Kamera 2
¾ Phasenwerte dienen zur Definition von
homologen Punkten in beiden Kamerabildern
¾ Triangulation der Kamerabilder
(Bildkoordinaten)
Objekt
Sequenz 1
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Sequenz 2
Pocket-beamer
Realisierung – Sensorkopf
Kamera
Kamera
Streifenprojektions-Sensorkopf
Digitale Projektion mit Hochleistungs-LED
Æ Pocket DMD-Projektor
Æ Batterie-Versorgung
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Handgeführter 3D-Scanner - Basiskonzept
kleiner und leichter Sensorkopf (Digitaler Projektor mit LED Lichtquelle)
+ Batteriebetrieb (2h Akkuladung)
+ schnelle Streifenprojektion und Bildaufnahme (60 Hz Streifenprojektion)
+ drahtlose (WLAN) Datenübertragung zur Basisstation
= handgeführter drahtloser 3D-Scanner
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System Parameter “kolibri CORDLESS”
Messfeld / total :
130 x 100 mm2
…
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550 x 425 mm2
Messzeit / Scan:
200 ms
Arbeitsabstand:
400 mm
Messgenauigkeit:
< 50 μm
Gewicht:
< 1,1 Kg
Anwendung: 3D-Digitalisierung / Qualitätssicherung
Beispiel: Sandkern einer Motorbaugruppe
Foto des Messobjekts
Ausschnitt des Messobjekts, Ansicht
als Punktewolke mit farbcodierter
Höhe in z-Achsenrichtung
STL-Modell des Messobjekts, aus den
Einzelpatches zusammengesetzt
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Einsatzfelder
¾ Qualitätssicherung
¾ Archäologie / Ausgrabungen
¾ Museen / Sammlungen
¾ Beweis- / Spurensicherung
¾ Medizin / Körperteilescanning
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