Flächensensoren mit Musterprojektion

Beim Musterprojektionssensor (auch Streifenprojektionssensor, s. Abb. 19c) wird durch einen Projektor ein Streifenmuster mit exakt bekannter Geometrie auf die Materialoberfläche projiziert. Ähnlich dem Lichtschnittverfahren werden die so erzeugten Muster mit einer Kamera erfasst und nachfolgend durch eine Software ausgewertet. Dabei müssen die Eigenschaften des Abbildungsstrahlengangs (Vergrößerung, Abbildungsfehler) exakt berücksichtigt werden.

Befindet sich die zu messende dreidimensionale Oberfläche des Objekts vollständig innerhalb des Messbereichs des Sensors, ist im Gegensatz zum einfachen Liniensensor keine Bewegung der Koordinatenachsen erforderlich. Um eine höhere Auflösung mit eindeutiger Zuordnung der Punkte zu ihren Raumkoordinaten zu erreichen, werden üblicherweise nacheinander verschiedene Linienmuster projiziert und ausgewertet. Mit dem »Phaseshift«-Verfahren ist es möglich, eine Art Subpixeling zu realisieren [1]. Im Prinzip werden die Muster dazu schrittweise verschoben. Die Oberfläche kann so in einem dichteren Punkteraster erfasst werden.

Fotogrammetriesensoren (s. Abb. 19d) basieren auf dem Erfassen der Objektoberfläche aus zwei unterschiedlichen Richtungen mit je einer Kamera. Nach dem Triangulationsprinzip werden die Raumkoordinaten jedes erkannten Objektmerkmals über Winkelbeziehungen berechnet.

Da das Messobjekt in der Regel nicht ausreichend strukturiert ist, wird ein zweidimensionales Gitter auf die Oberfläche projiziert. Das sich ergebende Muster wird durch die beiden Kameras erfasst und anschließend ausgewertet. Anders als bei einem Streifenprojektionssensor hat die Genauigkeit der Projektion keinen Einfluss auf das Messergebnis. Die Projektion dient nur zur Erzeugung von Strukturen auf der Werkstückoberfläche. Der eigentliche Triangulationsvorgang erfolgt mit den beiden Kameras.

Hierdurch ist dieses Verfahren auch weniger empfindlich gegenüber Einflüssen der Werkstückoberfläche wie Helligkeitsunterschieden und Oberflächenstörungen. Diese verursachen nur Änderungen der Liniengeometrie, die wie oben beschrieben im Grunde keinen Einfluss auf das Messergebnis haben. Die Anwendungen dieser Sensoren liegen in der Karosseriemesstechnik und dem Messen von Kunststoffteilen.