16 Apr 3-D-Digitalisierung mit Roboterhund
Der Handscanner Goscout3D ist ein mobiler Sensor zur hochauflösenden 3-D-Vermessung komplexer Objekte. Forscher des Fraunhofer IOF haben den Scanner nun mit einem Roboterhund der Marke Boston Dynamics gekoppelt, um beispielsweise Messungen in der Qualitätssicherung künftig effizienter zu gestalten. Die Einheit aus Sensorkopf und Roboter wird nun auf der Control in Stuttgart vorgestellt.
Sei es zur Wartung komplexer Bauteile, etwa von Flugzeugtriebwerken, oder bei der Qualitätskontrolle in der Automobilindustrie: Der mobile Handscanner Goscout3D soll die 2-D- und 3-D-Digitalisierung komplexer, im Volumen mehrere Kubikmeter umfassende Objekte mit einer räumlichen Auflösung von weniger als 0,25 mm ermöglichen. Bisher musste der Scanner zur Erstellung digitaler Zwillinge manuell um das zu vermessende Objekt bewegt werden. Von Anwendern wurden dabei große Präzision bei gleichbleibender Geschwindigkeit in der Führung des Sensorkopfs sowie ein möglichst konstanter, definierter Messabstandes verlangt. Potenzielle Ermüdungserscheinungen oder Unvollständigkeit der Messdaten waren die Folge.
»Durch die Integration des zuvor in Jena entwickelten Sensorkopfs mit Spot soll der Messprozess des Goscout3D-Scanners künftig automatisiert und ohne den ständigen Bedarf nach menschlicher Beaufsichtigung möglich sein«, erklärt Dr. Andreas Breitbarth, Leiter der Gruppe Bildverarbeitung und Künstliche Intelligenz am Fraunhofer IOF. Der Roboterhund könne Goscout3D autonom durch die Messszenerie manövrieren, bei gleichbleibender Messgeschwindigkeit und konstantem Messabstand.
Roboter macht Messverfahren noch agiler und flexibler
Im Vergleich zu herkömmlichen Messrobotern, die beispielsweise entlang von Fertigungsstraßen zum Einsatz kommen und dort in der Regel festmontiert sind, hat der autonome Schreitroboter einen entscheidenden Vorteil: Da er sich frei im Raum und auf unterschiedlichem Untergrund agil bewegt, kann das Messobjekt von allen Seiten sowie auf verschiedenen Ebenen – etwa unterhalb einer Führungsschiene – vollständig erfasst werden. Gleichbleibende Scangeschwindigkeit und weniger Schwankungen in der Handhabung gewährleisten darüber hinaus eine größere Reproduzierbarkeit der Ergebnisse und verringern dank weniger Redundanzen die Messdauer. Das macht die integrierte Messeinheit besonders interessant für die Anwendung in seriellen Fertigungsprozessen oder in der Qualitätskontrolle.
Um diese Anwendungsziele zu erreichen, bedarf es einer verlässlichen Koordination zwischen dem Roboter und dem 3-D-Sensor. Hierzu wird der 3-D-Sensor mit einer Hand-Auge-Kalibrierung an das Koordinatensystem des Roboters gekoppelt. Sobald der Schreitroboter auf diese Weise einmal mit dem Scanner kalibriert ist, kann von Menschen auf die Messung vordefinierter Objekte hin programmiert werden. »Vor dem eigentlichen Messvorgang werden Geschwindigkeit, genaue Messorte und andere wichtige Parameter von einem menschlichen Anwender an Spot übermittelt, sodass der Roboterhund die Scans anschließend genau wie ein Mensch durchführen kann, ohne dass dieser physisch anwesend sein muss«, erörtert Breitbarth weiter. Auf diese Weise könnte Spot künftig Routinemessungen übernehmen.
Weiterhin soll die Kopplung des Scanners mit einem agilen Roboter auch Methoden zur Fernsteuerung und -überwachung ermöglichen.
Den 3-D-Handscanner hatten Forschende des Fraunhofer IOF 2023 in Zusammenarbeit mit MTU Maintenance entwickelt. Zur Erstellung von komplexen 3-D-Modellen nimmt der nur 1,3 kg schwere Sensorkopf zweidimensionale Farbbilder der gewählten Messszene mit einer 20-Megapixel-Farbkamera auf. Aus diesen werden mittels Fotogrammetrie die 3-D-Daten der gesamten Szene berechnet.
Control 2024: Halle 8, Stand 8201
Quelle und Bild: www.iof.fraunhofer.de
