Calibration techniques for fringe projection systems in 3D metrology
Final Report Abstract
In diesem Projekt wurden die Voraussetzungen geschaffen, ein grundlegendes Verständnis der Kalibrierverfahren von Streifenprojektionssystemen zu erlangen. Mit dem virtuellen Streifenprojektionssystem können relativ einfach und kostengünstig die Einflüsse von Kalibrierverfahren auf die Messergebnisse untersucht werden. Aufgrund des allgemeinen Charakters des Simulationsprogramms sind jedoch alle Parameter des simulierten Streifenprojektionssystems zugänglich und folglich deren Auswirkung auf das Messergebnis. In Kombination mit den Monte-Carlo Methoden können zusätzlich statistische Informationen erlangt werden, welche die Grundlage für eine Abschätzung der Messunsicherheit bieten. Aufgrund des modularen Aufbaus kann das virtuelle Streifenprojektionssystem leicht an unterschiedliche Systeme angepasst werden. Die implementierten grundlegenden Abbildungseigenschaften von Objektiven, telezentrisch und zentralperspektivisch, sind ein Beispiel hierfür. Die Verwendung von Matlab als Grundlage des Simulationsprogramms begrenzt die Verwendung des virtuellen Streifenprojektionssystems aufgrund der langsamen Ausführung der relevanten Berechnungen (nichtlineare Gleichungssysteme). Eine Implementierung in einer anderen Programmiersprache würde durch die reduzierte Berechnungszeit zusätzliche Einsatzmöglichkeiten eröffnen und auch eine industrielle Anwendung sinnvoll erscheinen lassen. Die Problematik "Kalibrierverfahren für Streifenprojektionssysteme" kann nicht durch experimentelle Untersuchungen an einem einzelnen Streifenprojektionsystem vorangebracht werden. Aufgrund der Vielzahl der Einflussgrößen auf das Messergebnis ist der Einsatz eines numerischen Simulationsprogramms zielgerichteter. Das im Rahmen dieses Projektes entwickelte Programm stellt einen Anfang dar, es besitzt jedoch noch Potential für Erweiterungen.
Publications
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Böttner, T.; Kästner, M.: The Virtual Fringe Projection System (VFPS) and Neural Networks, Fringe 05, The 5th International Workshop on Automatic Processing of Fringe Patterns, S. 191-194,2005
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Böttner, T.; Seewig, J.: Meeß, K.; Haase, R: Calibration procedures for fringe projection measuring systems in 3D, XI. International Colloquium on Surfaces, Chemnitz 2004, Proceedings Part II, S. 170-179
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Kästner, M.; Böttner, T.: Seewig, J.; Reithmeier, E. Abschätzung der Messunsicherheit bei der optischen Verzahnungsmessung mit Streifenprojektion, VDI-Tagung "Messunsicherheit praxisgerecht bestimmen", 11/2006, S. 69-78, 2006
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Meeß, K.; Kästner, M.; Böttner, T.; Seewig, J.: Use of Fringe Projection in the Testing of Precision- Forged Gearwheels, 8th International Symposium - Measurement and Quality Control in Production, 12.-15.10.2004, Erlangen, VDI-Berichte 1860, S. 427-436
