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Lichtfeldkameras und 3D-Rekonstruktion spiegelnder Oberflächen

Lichtfeldkameras und 3D-Rekonstruktion spiegelnder Oberflächen
Ansprechpartner:

David Uhlig

Projektgruppe:

Oberflächenmesstechnik

Der steigende Bedarf an spiegelnden Freiformflächen bedeutete in den letzten Jahren eine große Herausforderung für die Produktion und Messtechnik. Will man spiegelnde Bauteile, wie z.B. Solarkollektoren, Linsensysteme oder auch Teleskopspiegel inspizieren, so interessiert man sich im Allgemeinen für eine möglichst präzise Fertigung und damit für die exakten geometrischen Objektabmessungen. Auch für Oberflächen aus der Automobilindustrie, wie z.B. lackierte Karosserieteile, spielt die Reflexionseigenschaft eine entscheidende Rolle, da hier Fehler und Defekte im Lack im großen Maße die Ästhetik des Produktes beeinflussen.

Die Inspektion solcher Oberflächen ist in der Praxis sehr anspruchsvoll. Bei der Sichtprüfung spiegelnd reflektierender Objekte sieht ein Beobachter im Gegensatz zu diffuser Reflexion nicht die Oberfläche selbst, sondern das verzerrte Spiegelbild der Umgebung. Die spiegelnde Oberfläche ist für den Beobachter quasi unsichtbar. Die automatische Sichtprüfung, insbesondere die 3D-Vermessung, stellt deshalb eine große messtechnische Herausforderung dar.

Die deflektometrischen Messverfahren nutzen das Reflexionsgesetz und die Kenntnis über die Anordnung zwischen einer Kamera und einem Mustergenerator, um aus den Verformungen der Spiegelbilder Rückschlüsse auf die Gestalt der Oberfläche zu ziehen. Zur automatischen Sichtprüfung und exakten 3D-Rekonstruktion ist dabei die genaue Kenntnis der Systemparameter erforderlich (z.B. Größe und Lage des LCD-Monitors relativ zum Kamera-Sensor, sowie die intrinsischen Kameraparameter). Auch bei vollständigem Wissen über das System reicht im Allgemeinen eine einzelne Kamera nicht aus, um aus den Reflektionsdaten eine eindeutige Oberfläche zu berechnen. Mögliche Lösungsansätze sind hier Stereo-Verfahren, optischer Fluss oder auch modellbasierte Verfahren.

Die Forschung soll sich auf die Entwicklung von neuartigen Verfahren konzentrieren, die eine hochpräzise Vermessung spiegelnder Oberflächen ermöglichen.

Bei Interesse an Abschlussarbeiten (Bachelor- und Masterarbeiten) oder Fragen zum Forschungsgebiet können Sie gerne Kontakt mit David Uhlig aufnehmen.