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In 5 Schritten zur detailreichen Punktwolke

Bildverarbeitung

Die Aufnahme einer Punktwolke ist üblicherweise der erste Schritt, um reale Objekte zu prüfen, greifen, vermessen oder als 3D-Objekt darzustellen. Wie auch beim Kochen, gilt auch hier: Je besser die Ausgangszutaten, umso besser auch das Endergebnis. Deswegen möchten wir Ihnen in diesem Beitrag zeigen, wie Sie mit unserer Jeder-kann-es-schaffen-Rezeptur detailreiche Punktwolken selbst erstellen.

 

Präzise Punktwolken mit übersichtlichem Equipment

Alles, was Sie dafür brauchen:

  • Einen ausreichend auflösenden Sensor (z.B. unseren LumiScanX) inkl. Montierung
  • Eine kompatible Software zur Aufnahme von 3D-Punktwolken (z.B. unseren LumiScan Viewer)
  • Werkstücke oder Gegenstände nach Belieben oder Bedarf

Dauer: ca. 30 Minuten

Zubereitung:

 

LumiScan Viewer

Bringen Sie den Sensor LumiScanX mitsamt seiner Montierung über der gewünschten Szene an. Beachten Sie: Abhängig von der Konfiguration Ihres Sensors sollten Sie nicht vom vorgegebenen Arbeitsabstand abweichen. Dadurch vermeiden Sie unscharfe Aufnahmen.

Verbinden Sie den Sensor mit Ihrem Endgerät.

Starten Sie den LumiScan Viewer.

Laden Sie in der rechten Leiste unter „Calibration“ Ihre Kalibrationsdatei in die Software. Sie stellt sicher, dass Ihre Bildanzeige absolut scharf ist. Falls die Darstellung noch nicht Ihren Wünschen entspricht, sollten Sie diese erneut durchführen.

 

Live View anpassen

Links befindet sich die Live-Anzeige der sich darbietenden Szene. Richten Sie zunächst die Position des aufzunehmenden Objekts anhand der 13 Einzelbild-Anzeigen aus. Ihr Objekt sollte auf allen Anzeigen möglichst vollständig zu sehen sein. Falls die Anzeige zu dunkel ist, erhöhen Sie die Exposure Time rechts.

Screenshot des LumiScan Viewer, mit dem man Punktwolken live ansehen und erstellen kann

Wechseln Sie anschließend die Live-Anzeige zu „Point Cloud“. Nun sehen Sie Ihre Punktwolke im Rohzustand.

Passen Sie zunächst das Messvolumen Ihrem Objekt an. Dazu geben Sie unter Depth Range den Abstandsbereich an, den Ihr Objekt einnimmt.

Optimieren Sie Ihre Punktwolke, indem Sie folgende Parameter unter Processing je nach Lichtsituation verändern:

  • Preprocessing
  • Postprocessing Filter
  • Confidence Threshold

Zusätzlich haben Sie die Möglichkeit, über Pixel Format eine häufigere (Mono-8) oder genauere (Mono-12) Bildaufnahme auszuwählen.

 

Ergebnis festhalten 

Sobald Sie zufrieden mit Ihrem Ergebnis sind, speichern Sie Ihr Ergebnis. Möchten Sie lediglich eine statische Punktwolke aufnehmen, exportieren Sie diese mit dem Klick auf das Foto-Icon unten rechts. Für den Start (und Stop) einer kontinuierlichen Aufnahme drücken Sie den roten Record-Icon. Die Dateien legt das System in dem Ordner ab, den Sie in der Auswahl im rechten unteren Bereich bestätigt haben.

Zusätzlich können Sie festlegen, welche Daten gespeichert werden sollen:

  • Capture Center View speichert das Bild der zentralen Kamera
  • Capture Point Cloud speichert die Punktwolke
  • Capture Whole Frame speichert die Rohdaten aller 13 Einzelbilder

Möchten Sie die Aufnahme lieber extern triggern? Auch das ist kein Problem! Dazu wählen Sie in den Kamera Settings einfach Hardware Trigger aus. Möglich ist die Auslösung z.B. per SPS oder manuellem Knopf. Besonders hilfreich ist diese Einstellung, wenn Sie weitere Geräte gleichzeitig auslösen möchten – etwa einen Musterprojektor.

Und schon haben Sie im Handumdrehen Ihre eigenen Punktwolken erstellt. Diese helfen Ihnen beispielsweise zu evaluieren, ob sich Ihre Werkstücke für ein Object Handling eignen, die Maße des Teils stimmen oder die Oberfläche auf Makellosigkeit zu prüfen…

Wir wünschen Ihnen gutes Gelingen!  

detailreiche 3d-Punktwolken dank Lichtfeld-Technologie

LumiScanX

In der sich rasant entwickelnden Welt der industriellen Automatisierung ist eine zuverlässige und flexible Objekterkennung ein Grundpfeiler für Vision-Guided Robotics (VGR) und Qualitätssicherung. Bei HD Vision Systems ist es unsere Mission, die Grenzen des Möglichen in der Automatisierung neu zu definieren. Als Vision-Partner auf der Bosch Rexroth CtrlX-Plattform bringen wir modernste Bildverarbeitungstechnologie durch leistungsstarke Apps auf den Fabrikboden, die Konnektivität vereinfachen und die Leistung verbessern.

Pattern Matching: Ein traditioneller Ansatz

Eine der häufigsten Fragen beim Entwurf von Automatisierungslösungen ist, ob traditionelle Pattern-Matching-Techniken oder moderne KI-basierte Objekterkennung verwendet werden sollen. Pattern Matching ist regelbasiert und nutzt manuell definierte Vorlagen oder geometrische Formen zur Objekterkennung. Obwohl es lange ein fester Bestandteil klassischer Bildverarbeitung war, stößt es unter realen Bedingungen oft an seine Grenzen. Änderungen in Beleuchtung, Ausrichtung, Maßstab oder selbst kleine Verdeckungen können zu Erkennungsfehlern führen. Zudem ist die Einrichtung aufwändig, erfordert Expertenwissen und lässt sich nur schwer an Veränderungen in der Produktionslinie anpassen.

Deep Learning: Intelligent und anpassungsfähig

Im Gegensatz dazu nutzt die KI-basierte Objekterkennung datengetriebene Modelle, die auf großen und vielfältigen Datensätzen trainiert wurden. Diese Modelle erkennen Objekte anhand abstrakter Muster und sind dadurch wesentlich robuster und flexibler. Sie kommen mit unterschiedlichsten Abweichungen und Unregelmäßigkeiten in industriellen Umgebungen zurecht. Mithilfe von Transfer Learning und Datenaugmentation lassen sich Modelle zudem schnell auf neue Objekte oder Bedingungen anpassen – ganz ohne komplexes Regelwerk.

Integrierte KI auf CtrlX

Wir bei HD Vision Systems setzen konsequent auf diesen modernen Ansatz und haben ihn direkt in die Bosch Rexroth CtrlX-Plattform integriert. Unsere Apps ermöglichen den Anschluss von Standard-Industriekameras gemäß dem GenICam-Standard via Ethernet. Die aufgenommenen Bilder werden von KI-Modellen direkt im CtrlX-Ökosystem verarbeitet. Die Ergebnisse sind nicht nur präzise, sondern werden auch automatisch aus 2D-Bildkoordinaten in 3D-Weltkoordinaten überführt – entscheidend für präzise Roboterführung und Qualitätssicherung.

Vor-Ort-Training und Individualisierung

Neben vortrainierten Modellen bieten wir Frameworks an, mit denen Nutzer eigene Bilddaten annotieren und individuelle Objekterkennungsnetzwerke trainieren können – komplett vor Ort, ohne Daten in die Cloud zu senden. So behalten Sie die volle Kontrolle über Datenschutz und Datensicherheit. Integratoren und Endanwender können so hochspezialisierte Erkennungslösungen entwickeln – exakt zugeschnitten auf ihre Anwendung.

Zukunftsausblick: KI für moderne Fertigung

Pattern Matching hatte seine Zeit, aber die zunehmende Komplexität moderner Fertigungsprozesse verlangt intelligentere, flexiblere Systeme. Deep Learning liefert genau das. Mit den fortschrittlichen Vision-Tools von HD Vision Systems und der Modularität der Bosch Rexroth CtrlX-Plattform stehen Herstellern leistungsstarke Objekterkennungslösungen zur Verfügung, die mit ihren Anforderungen wachsen.

Egal ob Nachrüstung bestehender Anlagen oder Neuplanung – jetzt ist der richtige Zeitpunkt, die Kraft KI-gesteuerter Bildverarbeitung zu nutzen. Wir freuen uns, Sie dabei zu begleiten.

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HD Vision Systems
Bildverarbeitung
22. April 2021

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