Untersuchung beleuchtungsabhängiger Effekte bei der Bildmessung

Die Basis photogrammetrischer Messungen ist die Bildmessung. Sie bestimmt maßgeblich die erreichbare Genauigkeit im Objektraum. Gerade für den Einsatz photogrammetrischer Methoden im Umfeld der Werkzeugmaschine (WZM) werden jedoch gerade an die erreichbare Messgenauigkeit enorme Anforderungen gerichtet. Beispielsweise werden in einem laufenden DFG-geförderten Projekt (Teilprojekt C06 des Sonderforschungsbereiches SFB/TR96) positionsabhängige thermisch-bedingte Verlagerungen im einstelligen Mikrometerbereich in einem Messvolumen von 600mm x 600mm x 300mm mit Hilfe eines Mehrkamerasystems unter Laborbedingungen erfasst. In der Praxis zeigen sich bei dieser Messanordnung unter variablen Lichtbedingungen beleuchtungsabhängige Einflüsse auf die Messergebnisse, deren Ursache vermutlich in der Bildmessung liegen. Zur Ursachenanalyse wurde ein Versuchsaufbau zur experimentellen Untersuchung unterschiedlicher Beleuchtungssituationen realisiert. Damit konnte das beleuchtungsabhängige Verhalten bestätigt werden. Unter ungünstigen Bedingungen können Abweichungen im Bild bis zu 1 Pixel betragen. Einflussgrößen auf diese Abweichungen sind dabei das Markenmaterial und dessen spezifisches Rauheitsprofil sowie die blickrichtungsabhängige Strahlgeometrie. Bekannte Reflexionsmodelle, beispielsweise aus dem Bereich Computer-Vision (Phong, Cook-Torrence u. ä.), bilden zwar Strahlgeometrie und Reflexionsverhalten sehr gut ab, können aber die Verlagerung des Markenzentrums nicht schlüssig erklären oder einen Korrekturansatz liefern. Das experimentell ermittelte Verhalten ist systematisch und damit für eine Korrektur zugänglich. So konnte im ersten Schritt eine Korrektur des Markendurchmessers erreicht werden. Durch die Verwendung eines optimierten Markendesigns kann weiterhin die Stabilität der Bildmessung deutlich gesteigert werden. Weiterhin kann damit unter bestimmten Bedingungen die helligkeitsabhängige Verlagerung des Ellipsenmittelpunktes verringert werden. Eine Erweiterung der Korrekturfunktion ist Gegenstand zukünftiger Arbeiten.