Fraunhofer-Gesellschaft

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"Shape from Polarisation" - eine neue 3D-Messmethode für die Endoskopie

 
: Spinnler, Klaus; Kreimeier, Julian; Ernst, Jürgen

:
Volltext (PDF; )

Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung e.V. -DGZfP-, Berlin:
5. Fachseminar "Optische Prüf- und Messverfahren" 2017. Berichtsband. Online resource : 21. - 22. März 2017, Kassel, mit Geräteausstellung
Kassel, 2017
http://www.dgzfp.de/seminar/opm/Berichtsband
ISBN:
Vortrag 9, 17 S.
Fachseminar "Optische Prüf- und Messverfahren" <5, 2017, Kassel>
Deutsch
Konferenzbeitrag, Elektronische Publikation
Fraunhofer IIS ()
Prüfsystem; Optik; Messsystem; Kameratechnik; Kameras für BV; industrielle BV; Endoskope; 3D Bildverarbeitung

Abstract
Aus der Literatur sind Ansätze bekannt, um eine Erkennung der geometrischen Form von Objekten mit Hilfe der Polarisations-Information des vom Objekt reflektieren Lichtes zu durchzuführen: "Shape from Polarisation" (SfP). Dabei wird die physikalische Eigenschaft des Lichtes, bei Reflexion an einer Oberfläche seinen Polarisationszustand in bekannter Art und Weise zu ändern, genutzt. Zur Erfassung dieser Information ist ein Polarisationssensitiver, bildgebender Sensor, eine sogenannte Polarisationskamera, erforderlich. Während in der Vergangenheit der Mangel an leistungsfähigen und kostengünstigen, derartigen Sensoren ein ernsthaftes Hindernis für die breitere Anwendung dieser Technologie war, werden in jüngster Zeit solche Sensoren und kostengünstige, industrietaugliche Polarisationskameras verfügbar, wie beispielsweise die Entwicklung des POLKA-Systems am Fraunhofer IIS.
Die Eigenschaften dieser Messmethode versprechen besondere Vorteile für die Anwendung in der technischen Endoskopie. Der Aufbau eines solchen 3D-Endoskop-Systems kann viel einfacher erfolgen als die bekannten, Triangulations-basierten Systeme wie Stereo-Endoskope oder Streifenprojektions-Endoskope mit strukturierter Beleuchtung. Es werden keine Messköpfe mit Spezial-Optiken benötigt. Spezielle Anforderungen an die Qualität der Beleuchtung sind nicht erforderlich. Das Verfahren ist insbesondere geeignet für glänzende oder hochglänzende Oberflächen.
Am Fraunhofer EZRT wurde das Verfahren für die Anwendung in Hohlräumen mittels technischer Endoskopie untersucht. Dazu wurden in einem Versuchsaufbau handelsübliche, Linsen-optische, starre Endoskope mit einer Polarisationskamera kombiniert. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass solche Endoskope für das Verfahren geeignet sind. Es wurden Messungen an glänzenden metallischen Oberflächen, wie sie in hydraulischen Komponenten (z. B. im Automatikgetriebe) vorkommen, durchgeführt. In diesen Bohrungen konnte anhand erster Messungen die 3D-Darstellung von Bohrungswänden und räumlich ausgeprägten Defekten (z. B. Dellen, Schlagstellen) gezeigt werden. Es ist zu erwarten, dass damit die dreidimensionale Vermessung von Strukturen in Hohlräumen, wie z. B. Länge, Breite und Tiefe einer Delle oder eines Lunkers, möglich wird.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-484105.html