6 Funktionen, mit denen industrietaugliche 3D-Scanner die Herausforderungen Ihrer Projekte in anspruchsvollen Umgebungen bewältigen können

Anfang dieses Monats veröffentlichte Photoneo die neue Generation des PhoXi 3D-Scanners mit vielen bedeutenden Upgrades. Warum haben wir diese Änderungen vorgenommen und wie werden sie Kunden bei ihren industriellen Anwendungen helfen? Marcel Svec, Director of 3D Sensing von Photoneo, und Svorad Stolc, Head of R&D, helfen im folgenden Artikel, diese Fragen zu beantworten.

Stabile Leistung unter harten Industriebedingungen

Der wachsende Bedarf an intelligenter Automatisierung hat diese 3D-Vision verursacht , als integraler Bestandteil der visuell geführten Robotik, kontinuierlich Expansion in neue Märkte . Nach und nach hat die 3D-Vision Anwendungsbereiche wie Roboterführung, Griff in die Kiste, fortschrittliche Objekthandhabung, Depalettierung, Pfadkorrektur, Montage, Qualitätskontrolle, Inspektion oder Formbewertung erreicht.

Diese Automatisierungslösungen müssen oft in herausfordernden Industrieumgebungen implementiert werden, in denen 3D-Bildverarbeitungssysteme Staub, Feuchtigkeit, Wasser, Umgebungslicht oder hohen, niedrigen und sogar schwankenden Temperaturen ausgesetzt sind . Diese Faktoren stellen hohe Anforderungen sowohl an die Hardware als auch an die Leistungsfähigkeit von 3D-Vision-Systemen. Die besten 3D-Scanner müssen gründlich optimiert werden und Mikrometergenauigkeit und hohe Auflösung bieten – aber sie müssen auch rauen Industrieumgebungen standhalten, um ihre Leistung in höchster Qualität unter schwierigen Bedingungen aufrechtzuerhalten. Es gibt mehrere Aspekte, die sich auf die Haltbarkeit moderner 3D-Bildverarbeitungssysteme auswirken und dazu beitragen, ihre stabile und genaue Leistung unter schwierigen Bedingungen aufrechtzuerhalten. Worin wohnen sie?

Thermische Stabilisierung

Um das Spektrum möglicher Anwendungen zu erweitern und sicherzustellen, dass ein 3D-Scanner nicht nur bei hohen oder niedrigen Temperaturen eine stabile und zuverlässige Leistung erbringt sondern auch unter wechselnden thermischen Bedingungen – was im Allgemeinen eine große Herausforderung für 3D-Bildverarbeitungssysteme darstellt – muss ein erweitertes  thermisches Kalibrierungsmodell aufweisen . Mit dieser Funktion können Sie Ihren Scanner in Anwendungen einsetzen, bei denen das Gerät wirklich anspruchsvollen thermischen Bedingungen ausgesetzt werden muss, und seine Leistung bleibt unbeeinflusst.

Power-over-Ethernet

Es kommt häufig vor, dass 3D-Scangeräte zwei verschiedene Anschlüsse aufweisen – kundenspezifische Anschlüsse für die Stromversorgung und Ethernet- oder USB-Anschlüsse für die Datenkommunikation. Diese Einrichtung ist teurer, komplizierter in der Installation und kann auch mehr Einschränkungen mit sich bringen, beispielsweise bei der Kabellänge.

PoE – Power over Ethernet , ist eine elegante technische Lösung, die sowohl Daten als auch Strom über ein einziges Kabel bereitstellt. Es bietet viele Vorteile, die es zu einer bevorzugten Wahl für den Einsatz in industriellen Umgebungen machen. PoE ist zuverlässig, stabil und robust. Es ist kostengünstig in Bezug auf Installation und Wartung und außerdem sicher, da es Überstrom-, Unterstrom- und Fehlerschutz gewährleistet. PoE bietet große Flexibilität, da es standardbasiert ist und die Interoperabilität zwischen verschiedenen Anbietern garantiert. Ein weiterer Vorteil von PoE besteht darin, dass Benutzer Kabel verwenden können, die länger als 30 m sind.

Obwohl PoE die bevorzugte Option ist, haben wir uns entschieden, zwei Standards zu unterstützen, um die Anforderungen aller Kunden zu erfüllen – damit Benutzer ihre Geräte auch mit 24 V versorgen können . Diese Alternative ist ebenfalls zuverlässig und sicher und arbeitet mit Begrenzungsschaltungen zum Schutz vor Kurzschlüssen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass 24 V höhere Durchbruchfähigkeiten haben, was den Geräten hilft, Spannungseinbrüche besser zu überstehen. Bei einem Unfall besteht keine Verletzungsgefahr.

IP65:Staubdicht und wasserdicht

Eine hohe mechanische Qualität stellt nicht nur sicher, dass das Gerät unter schwierigen Bedingungen zuverlässig arbeitet, ohne Schaden zu nehmen, sondern minimiert auch das Risiko unnötiger Wartungen und damit verbundener Reparaturkosten. Das universelle IP-Rating-System gibt Käufern und Anwendern eine sehr genaue Vorstellung davon, wie sicher es ist, ein Gerät in bestimmten Umgebungen und Anwendungen zu verwenden. Die IP-Schutzklasse besteht aus zwei Ziffern. Die erste Ziffer gibt an, wie viel Feststoffeinbruch das Produkt bewältigen kann, und die zweite Ziffer gibt den Grad der Toleranz gegenüber Wasser an.

Industrietaugliche 3D-Scanner sollten mindestens IP65 anstreben. Scanner mit dieser Einstufung sind völlig staubdicht und gegen 6,3-mm-Niederdruckwasserstrahlen aus allen Richtungen und Winkeln geschützt . So können Sie die Scanner auch in staubigen oder feuchten Hallen einsetzen und müssen sich keine Sorgen machen, dass Feststoffe und Flüssigkeiten in das Gehäuse gelangen und das Gerät beschädigen. Obwohl solche Umgebungen das Gerät nicht beschädigen, sind sie im Allgemeinen nicht optimal, wenn Sie Scans mit hoher Qualität und geringem Rauschen erzielen müssen, da sie die optischen Bedingungen der Erfassung erheblich beeinflussen.

M12-Steckverbinder

M12-Steckverbinder sind aus mehreren Gründen zur bevorzugten Wahl für industrielle Anwendungen geworden. Steckverbinder mit Schraubverriegelungen sorgen für eine zuverlässige und sichere Verbindung , und ihr kreisförmiges Design sorgen für eine unschlagbare Robustheit, die das Gerät vor Staub, Feuchtigkeit und anderen Verunreinigungen, aber auch vor möglichen Auswirkungen von Stößen, Vibrationen oder Temperaturänderungen schützt. Ein großes Plus ist auch ihre kompakte Größe im Hinblick auf die zunehmende Notwendigkeit in industriellen Anwendungen zur Miniaturisierung von Komponenten und die ständig wachsenden Anforderungen an die Energie- und Datenübertragung.

Schnelle GPU

Zeit ist ein kritischer Faktor beim 3D-Scannen, daher haben wir auch hier deutliche Verbesserungen vorgenommen. Die neue Generation des PhoXi 3D-Scanners nutzt die Leistung von NVIDIA Jetson TX2 und ermöglicht es Benutzern, 40 % der Rechenzeit einzusparen , was 200 ms der gesamten Abtastzeit ausmacht . Dies kann die Zykluszeit verkürzen oder bei längerer Erfassung Daten in höherer Qualität und in kürzerer Zeit als bisher liefern. Ein weiterer Vorteil der Verwendung einer GPU besteht darin, dass die Berechnung auf dem Gerät ausgeführt wird, was PC-Ressourcen spart und Platz für mehr Benutzeranwendungen lässt.

Leistungsstarke Firmware

Da Software und Firmware untrennbare Bestandteile eines jeden 3D-Bildverarbeitungssystems sind, war es wichtig, auch in diesen Bereichen Upgrades vorzunehmen. Neben allgemeinen Verbesserungen bietet die Firmware jetzt mehr Benutzereinstellungen zur besseren Kontrolle des gesamten Scanvorgangs . Es kommt auch mit verbesserten Algorithmen zur Umgebungslichtunterdrückung , wodurch die 3D-Scanner auch bei hellem Umgebungslicht eine überlegene Leistung erbringen – ein Faktor, der 3D-Vision-Systeme generell vor große Herausforderungen stellt.

Ein weiteres großes Upgrade betrifft die Reflektionsfilterung – Die neuen, intelligenten Algorithmen entfernen Artefakte, die in Bereichen komplexer Szenengeometrien auftreten, in denen die Reflexion von projizierten Mustern Rauschen und falsche Messungen verursacht. Dies geschieht mit jeder Art von Scangerät, das seine eigene Beleuchtungsmethode verwendet. Dank des neuen Reflexionsfilters eliminieren die 3D-Scanner Fehlmessungen erheblich.

Lesen Sie mehr über Umgebungslichtunterdrückung und Interreflexionsfilterung in einem anderen Blogbeitrag, den wir für Sie vorbereiten.