Rekonstruktion und Bewertung von 3D Profilen von Textiloberflächen mittels der „Shape-From-Shading“ Technolgie

Autoren Sandra Söll
Bernhard Roither
Bernhard Moser
Peter Haslinger
Hartmut Ernst
Titel Rekonstruktion und Bewertung von 3D Profilen von Textiloberflächen mittels der „Shape-From-Shading“ Technolgie
Buchtitel Tagungsband Industrielles Symposium Mechatronik Automatisierung
Typ in Konferenzband
Verlag Clusterland Oberösterreich GmbH / Mechatronik-Cluster
Abteilung KVS
ISBN 3-9502270-3-2
Monat October
Jahr 2008
Seiten 173-182
SCCH ID# 814
Abstract

Aus der Schattierung stetiger Oberflächen können mithilfe spezieller Aufnahme- und Beleuchtungstechniken und eines komplexen Algorithmus Informationen über die dreidimensiona-le Form der Oberflächen gewonnen werden. Das als „Shape-from-Shading“ bekannte Verfahren eignet sich insbesondere für die Analyse ausgedehnter Flächen mit Strukturen, deren Höhe wesent-lich geringer ist als die laterale Ausdehnung. Um die Analyse zu automatisieren, kommen spezielle Lernmethoden zum Einsatz, die die typischen Texturen von Fehlern in der Struktur der Oberfläche unterscheiden können. Für die berührungslose, nicht-invasive Prüfung werden häufig optische Ver-fahren eingesetzt. Dabei ist es in vielen praktischen Anwendungen von großem Vorteil, wenn die Bilderfassung und die Analyse in Echtzeit, also schritthaltend mit einem vorgegebenen Takt an bewegten Objekten erfolgen kann. Derzeit ist dieses Problem noch nicht allgemein gelöst. Ein we-sentlicher Grund dafür ist, dass die meisten optischen 3D-Verfahren eine ganze Reihe von Einzel-aufnahmen erfordern oder scannend arbeiten. Nur in einigen Spezialfällen existieren schnelle Me-thoden. Genügt eine grobe Tiefenauflösung von nur ca. 10 mm, so können Tim-Of-Flight Kameras verwendet werden, für Objekte mit strukturierten Oberflächen oder wenn man nur an Kantenbil-dern interessiert ist, führen Stereoverfahren zum Ziel und für gleichmäßig bewegte Objekte sind Laserscanner eine Option. In diesem Paper wird ein kurzer Überblick über diese Verfahren gege-ben. Hier wird mit einer Weiterentwicklung des Prinzips „Shape-from-Shading“ (SfS) ein Verfah-ren vorgestellt, das mit nur einer Aufnahme dreidimensionale Bilder von Objekten liefert. Doch auch hier gibt es eine Einschränkung: unstetige Stellen der Oberfläche wie Löcher oder Kanten können nicht erfasst werden. Diese Methode eignet sich insbesondere, um 3D-Profile von Textil-strukturen, Leder-, Lack-, Holz- und Kunststoffoberflächen sowie Prägungen und Rauigkeiten schnell und wirtschaftlich zu prüfen. Im Paper werden Case-Studies vorgestellt, die zeigen, wie die Qualitätsprüfung von Oberflächen mittels dieser SfS-Technik ergänzt durch Methoden des Machi-ne-Learning automatisiert und wirtschaftlich umgesetzt werden kann.