Selbstkalibrierendes optisches 3-D-Messsystem Kolibri

Designermodelle werden in der Regel nicht am CAD-Arbeitsplatz entworfen, sondern traditionell aus einem leicht formbaren Material wie z.B. Ton erstellt. Des Weiteren setzt es sich zunehmend durch, auch Werkzeuge, Formen, Haushaltsgegenstände, Schuhe und Spielzeug optisch zu vermessen.

Um die Designermodelle oder die anderen Messobjekte einem CAD- oder Visualisierungssystem zuzuführen, wird eine optische Vermessung aus verschiedenen Blickrichtungen vorgenommen. Dabei kommt das beim Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF entwickelte, selbstkalibrierende 3-D-Messsystem Kolibri zum Einsatz, welches sich im laufenden Betrieb selbständig kalibriert und daher jederzeit eine exakte Vermessung ermöglicht. Durch die Verwendung von Streifenprojektionsverfahren in Kombination mit der Selbstkalibrierung wird hier eine sehr hohe Genauigkeit erreicht. Gleichzeitig wird die Oberfläche des Messobjektes nahezu vollständig erfasst. Mit dem beim Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD entwickelten SCULPTOR-System wird anschließend ein präzises 3-D-Modell durch Verfahren der Mehrbildintegration aus den 3-D-Aufnahmen gewonnen.

Mehrfach vermessene Flächen steigern die Rekonstruktionsgenauigkeit. Im Drahtgittermodell passt sich die Dichte der Dreiecke adaptiv an die Komplexität der Oberfläche an. Die 3-D Vermessung und Rekonstruktion von vollständigen Objektgeometrien eröffnen vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Die rekonstruierten Objekte können in CAD/CAM-Systemen weiterverarbeitet oder mit Hilfe von Rapid-Prototyping-Verfahren, wie z.B. LOM-Techniken oder Stereolithographie reproduziert werden.

Dies ist insbesondere beim Geometrieentwurf von Designer-Modellen interessant. Im Automobilbau beispielsweise werden erste Form-Prototypen am realen Modell entwickelt. Für Computer-Simulationen am Modell und für die Fertigung müssen die Formmodelle digitalisiert und in einen CAD-Datensatz überführt werden. Mit Methoden der Computergraphik können die rekonstruierten Modelle visualisiert werden, wobei unterschiedliche Material- und Oberflächenbeschaffenheiten simuliert werden können. Das Aussehen von Designer-Stücken kann so schon in einem sehr frühen Stadium der Produktentwicklung simuliert werden. Im Bereich der Denkmalpflege kann das Aussehen einer Statue bereits vor einer anstehenden Restauration gezeigt werden. Neben der Formkontrolle und Dokumentation ergibt sich damit eine wichtige Entscheidungshilfe bei der Konstruktion von Designermodellen oder bei der Restauration von Denkmälern.

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