Formen frei erfassen 3D-Bildverarbeitung mit integrierter Kollisionsvermeidung

Durch die formbasierte Erfassung kann das Bildverarbeitungssystem OSC 6D von VMT Bauteile erfassen, welche keine prägnanten optischen Merkmale aufweisen, sondern hauptsächlich aus Freiformflächen bestehen, wie beispielsweise Karossen-Ausschnitte oder auch ganze Fahrzeuge in der Automobilfertigung.

Das System ist skalierbar und kann sowohl sehr kleine als auch besonders großvolumige Bauteile oder Baugruppen erfassen, da die Sensorik passend zum Messobjekt gewählt werden kann. Zugleich bietet OSC 6D durch seine geometrische Formerkennung einen integrierten Kollisionsschutz, da Abweichungen in der erwarteten Geometrie, wie eine unbeabsichtigt offenstehende Klappe oder ein vergessenes Betriebsmittel aufgrund des angepassten Messvolumens zusätzlich erkannt werden können. Ein weiterer entscheidender Vorteil: VMT OSC 6D kann virtuell, das heißt nur anhand von CAD-Daten der Roboterzelle und des Objektes, eingerichtet und in Betrieb genommen werden – ein Original-Bauteil-Muster oder ein Prototyp sind dazu nicht mehr erforderlich.

Einsatz moderner 3D-Sensorik

Für die 3D-Messung der Form, der Position und der Drehlage von Bauteilen nutzt VMT OSC 6D moderne 3D-Sensorik. Basierend auf dem Stereo-Matching Prinzip wird das Bauteil von zwei Bildsensoren erfasst, um daraus die 3D-Position jedes einzelnen Bildpunktes zu berechnen, unabhängig von dessen Farbe und robust gegenüber Fremdlichteinflüssen. Um auf ebenen Oberflächen mit nur wenig geometrischer Information arbeiten zu können, erzeugt ein leistungsstarker Projektor auf dem Objekt geometrische Muster, sogenannte Hilfsstrukturen, welche eine Zuordnung der einzelnen Bildpunkte zueinander ermöglichen.

Als Ergebnis entsteht eine hochauflösende 3D-Punktewolke, ein präzises räumliches Abbild des gemessenen Objektes. Dieses vergleicht OSC 6D mit den gespeicherten CAD-Referenzdaten und errechnet so dreidimensionale Kontur-, Positions- und Orientierungswerte zur Roboterführung. Um auch den höchsten Genauigkeitsanforderungen gerecht zu werden, hat VMT mit seinem erfahrenen Entwicklungsteam spezielle mehrstufige Matching-Algorithmen entwickelt, welche höchstmögliche Genauigkeiten und Prozess-Sicherheit gewährleisten.

Virtuelle Inbetriebnahme

VMT OSC 6D kann mit nur einem oder beliebig vielen 3D-Sensoren zu einem Multi-Sensor-System zusammengefasst und über die eigenentwickelte Softwareplattform VMT MSS gesteuert werden. Die Prozessdaten und Ergebnisse können online über alle industrieüblichen Schnittstellen übertragen werden. Zudem erstellt die Software Statistiken, Prozess-Dokumentationen mit Prüfbildern und Qualitätsanalysen für jede einzelne Messung. Da VMT OSC 6D in der Lage ist, alternativ zu eingelernten Bauteil-Informationen auch die virtuellen Hüllkurven aus der CAD-Datenbank für die Lageerkennung zu nutzen, kann das System selbst, aber auch eine komplette Messzelle, schon vor der eigentlichen Installation virtuell in Betrieb genommen werden. Auch die optimale Anzahl und Anordnung von Sensoren lässt sich auf diese Weise bestimmen.

Dieses Vorgehen sowie die intuitive Handhabung und übersichtliche Darstellung führen zu einer erheblichen Zeitersparnis bei der Inbetriebnahme oder bei Erweiterungen des Systems. Zudem können Updates per Remote-Zugang schnell, einfach und datensicher eingespielt werden. Das Bildverarbeitungssystem kann stationär oder robotergeführt eingerichtet werden und zeichnet sich im Betrieb durch hohe Prozesssicherheit aus, da es durch den lichtstarken Projektor sehr helligkeits- und farbunabhängig arbeitet und zudem durch die hohe Anzahl einzelner 3D Koordinaten innerhalb der aufgenommenen Punktwolke eine sehr hohe Redundanz aufweist. Da das System 3D-Aufnahmen mit der CAD-Hüllkurve des Objektes vergleicht, kann es Veränderungen in der Szene gegenüber der Erwartungseinstellung zuverlässig erkennen, den Roboter stoppen und so eine Kollision, Stillstandzeiten und Kosten vermeiden.

Zum Schutz von Dejustagen oder Beschädigung im laufenden Betrieb können die 3D-Sensoren in eigens entwickelten Schutzgehäusen untergebracht werden, deren smarte „Formel-1-Kupplungen“ im Falle eines Falles einen schnellen Sensortausch mit exakter Reproduktion der Position möglich macht. Selbst eine komplette Rekalibrierung der Sensoren in der Zelle kann mithilfe eines eigens von VMT entwickelten Kalibrierkonzepts innerhalb weniger Minuten vom Bediener durchgeführt werden.