3D Laserscanner Vermessung

Was versteht man unter “3D-Laserscanner Vermessung”?

Die 3D-Laserscanner Vermessung ist eine fortschrittliche Methode zur präzisen dreidimensionalen Vermessung von Objekten mithilfe von Laser Linien Triangulations-Sensoren, auch als Laserscanner bekannt. Diese Technologie ermöglicht die genaue Bestimmung und den Vergleich von Messwerten wie Länge, Breite, Höhe, Winkel, Radius, Ebenheit, Parallelität, Durchmesser, Defektgrößen und mehr. Im Gegensatz zur herkömmlichen 2D-Bildverarbeitung mit Kameras ermöglicht die 3D-Laserscanner Vermessung eine dreidimensionale Darstellung eines Objekts.

Bei welchen Prozessen und in welchen Industrien und Branchen wird die 3D-Laserscanner Vermessung eingesetzt?

Die 3D-Laserscanner Vermessung findet breite Anwendung in verschiedenen Industriezweigen, insbesondere bei der visuellen Überwachung von Produktionsprozessen. Sie ermöglicht die automatische Prüfung einzelner Teile und Schritte während der Produktion von Produkten. Besonders in der Inline-Qualitätskontrolle hat die 3D-Laserscanner Vermessung ihren Nutzen, da sie in Echtzeit 100% der produzierten Teile überprüfen kann.

Typische Industrien und Branchen, in denen die 3D-Laserscanner Vermessung eingesetzt wird, umfassen:

Metallverarbeitung
Maschinenbau
Schweißtechnik
Automotive
Batterieherstellung
Aerospace
Smartphone Herstellung
Energietechnik
Bergbau
Messtechnik

Warum ist die 3D-Laserscanner Vermessung für den Anlagenbau und produzierende Unternehmen von so großer Bedeutung?

Die 3D-Laserscanner Vermessung spielt eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Produktionsqualität, insbesondere in anspruchsvollen Umgebungen. Im Vergleich zu 3D-Kamerasystemen hat sie sich als äußerst robust gegenüber störendem Fremdlicht erwiesen. Dies macht sie zu einer verlässlichen Wahl für Unternehmen im Anlagenbau und in der Produktion, die höchste Qualitätsstandards einhalten müssen. Die 3D-Laserscanner Vermessung ermöglicht präzise und zuverlässige Messungen selbst unter schwierigen Bedingungen.

Die Anwendung einer 3D-Laserscanner Vermessung in der Qualitätssicherung bietet zahlreiche Vorteile. Sie reduziert den Ausschuss in der Produktion, minimiert Kundenreklamationen und vermeidet aufwändige Nacharbeiten aufgrund fehlerhafter Produktionsteile. Diese führen zu einer deutlichen Steigerung der Produktivität und Kosteneffizienz. Insbesondere in der Fertigung hochwertiger Produkte in großen Stückzahlen ergeben sich durch den Einsatz von 3D-Laserscanner Vermessungen erhebliche Skaleneffekte, die zu erheblichen Einsparungen bei den Produktionskosten führen können.

Insgesamt ist die Implementierung von 3D-Laserscanner Vermessungen in der Qualitätssicherung ein wichtiger Schritt zur Optimierung von Produktionsprozessen und zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens in anspruchsvollen Märkten.

3D Laserscanner Vermessung Aluminium-Block

Grundlagen und Methoden der 3D Laserscanner Vermessung

Bei der 3D-Laserscanner Vermessung mit Laser Triangulation, werden zwei verschiedene Laser eingesetzt:

Punktförmige Laser
Linienförmige Laser

➜ Punktförmige Laser Triangulation:

Eine Technologie in der 3D-Laserscanner Vermessung ist die Triangulation. Bei der Triangulation wird ein Laserstrahl senkrecht auf ein Objekt gerichtet und die diffuse Reflektion dieses Strahls, unter einem bekannten Winkel (z.B. 40°) gemessen. Da der Winkel bekannt ist, und ebenfalls der Abstand zwischen der Laserquelle und dem Lichtempfänger (Kameramodul), lässt sich die Höhe eines Objekts exakt berechnen. Diese Verfahren wurden zunächst nur als punktförmiges Verfahren realisiert.

➜ Punktförmige Laser Laufzeitmessung:

Eine Technologie, die bei den punktförmigen Lasern eingesetzt wird, ist die Laufzeitmessung.
Dabei wird die Zeit zwischen Aussenden und Empfang des Laserstrahls gemessen. Da man die Geschwindigkeit des Lichts kennt, lassen sich damit Entfernungen messen.
Dabei müssen jedoch Mindestabstände von einigen Metern zum Messobjekt eingehalten werden, da durch die extrem hohe Lichtgeschwindigkeit, Messelektronik eine Mindestzeit zur Verarbeitung braucht.

Solche punktförmigen Laufzeitverfahren werden in sogenannten Trackern eingesetzt, die z.B. zur Vermessung von Gebäuden, oder Räumen in Gebäuden verwendet werden, Dabei sitzt ein Laser mit Empfänger auf einem Stativ und tastet mittels motorisierter Drehachsen nacheinander verschiedene Punkte des Objekts ab. Die Erfassung von Objekten mit Trackern kann viele Minuten bis Stunden dauern, da für jeden neuen Messpunkt, die Drehachsen verfahren müssen. Weiterhin sind die Auflösung und Genauigkeit solcher Tracker, oft deutlich schlechter, als die mit der Laser Triangulation erreichbaren Werte.

➜ Punktförmige Laser Phasenvergleichsmessung:

Eine weitere punktförmige Technologie der Lasermessung ist die des Phasenvergleichs, bei der die Phasenverschiebung der Lichtwelle gemessen wird. Dieses Verfahren hat jedoch ähnliche Limitationen wie die punktförmige Laufzeitmessung.

➜ Linienförmige Laser Triangulation:

Mit dem Fortschritt der Digitalen Kameras wurden spezielle Kamerachips entwickelt, die in der Lage sind, eine Laserlinie zu erfassen. Dies ermöglicht nicht nur die Messung der Höhe eines einzelnen Laserpunktes, sondern auch die gleichzeitige Vermessung einer gesamten Laserlinie, die heute bis zu 8000 Messpunkte umfassen kann. Auf diese Weise können sowohl die Breite (X) als auch die Höhe (Z) einer auf einem Objekt befindlichen Laserlinie präzise ermittelt werden.

Wenn nun viele solcher Laserlinien in engen Abständen zueinander von einem Messobjekt erfasst werden, entsteht eine umfassende 3-dimensionale Punktwolke.

➜ Präzise 3D-Laserscanner-Vermessung mit XYZ-Punktwolke:

Durch die 3D-Laser-Linien-Triangulation können Messbereiche von lediglich 5 bis 1500 mm äußerst präzise mit beeindruckender Genauigkeit im Bereich von 1 bis 3 µm vermessen werden. Gleichzeitig sind erhebliche Messgeschwindigkeiten von 200.000 Profilen pro Sekunde erreichbar. Dies eröffnet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen Branchen und Anwendungen, in denen höchst präzise 3D-Messungen unerlässlich sind.

Quelltech 3D-Laserscanner Vermessung: Zuverlässige und Robuste Technologie

Die 3D-Laserscanner Vermessung von Quelltech basiert auf der bewährten Laser-Linien-Triangulation, wie bereits beschrieben. Hierbei wird die diffuse Laserlinie, die vom Messobjekt reflektiert wird, durch eine spezielle Empfangsoptik auf einen hochentwickelten Bildsensor projiziert und in Windeseile von einer äußerst schnellen Auswerteelektronik analysiert.

Unsere Technologie nutzt verschiedene auswählbare Auswertealgorithmen, die das spezifische optische Verhalten des zu vermessenden Objekts berücksichtigen. Durch die Verwendung monochromatischen Laserlichts wird der spektrale Erfassungsbereich des Sensors stark begrenzt. Das bedeutet, dass QuellTech 3D-Laserscanner äußerst widerstandsfähig gegenüber Fremdlicht und den unterschiedlichen Farbvariationen der Messobjekte sind – ein Problem, das herkömmliche 2D-Kamerasysteme oft vor große Herausforderungen stellt.

Die QuellTech 3D-Laserscanner zeichnen sich aus durch Präzision und Robustheit. Dank einer Konstruktion ohne bewegliche Teile und einer umfassenden werkseitigen Kalibrierung können unsere Scanner kalibrierte 3D-Daten in Millimetern ausgeben, solange sich ein Objekt im Erfassungsbereich des Sensors befindet.

Anders als bei herkömmlichen 2D-Kamerasystemen stellen Veränderungen wie eine Anpassung des Kameraabstands, eine Änderung des Beleuchtungswinkels oder sogar plötzliche Änderungen der Umgebungsbeleuchtung keine Herausforderung für die QuellTech 3D-Laserscanner dar. Diese außergewöhnliche Robustheit gegenüber Fremdeinflüssen wird deutlich anhand der Einsatzgebiete unserer Scanner. Ein Beispiel hierfür ist die Schweißnahtführung, bei der QuellTech 3D-Laserscanner zur Standardanwendung gehören.

Die von unseren 3D-Laserscannern erfasste Punktwolke wird anschließend in einer 3D-Bildverarbeitungssoftware vermessen und analysiert. Die Ergebnisse können bequem auf dem Bildschirm angezeigt und/oder zur Steuerung von SPS-Systemen oder Robotern weitergeleitet werden.

Diese nahtlose Integration in verschiedene Anwendungen und die Kombination aus Präzision und Robustheit machen die QuellTech 3D-Laserscanner zu einer erstklassigen Wahl für anspruchsvolle Aufgaben in einer Vielzahl von Branchen.

Schweissnahtdefekte vermessen

Vorteile der 3D-Laserscanner Vermessung von QuellTech

Die 3D-Laserscanner-Vermessung von QuellTech bietet eine äußerst flexible Messmethode, die von winzigen Messobjekten mit wenigen Millimetern Breite bis zu mehreren Metern skaliert werden kann.

Häufig kann die Bewegung der Messobjekte mithilfe vorhandener Förderbänder, Achsenportale oder Roboter zur Messung genutzt werden. Die hohe Messgeschwindigkeit bei Inline-Messungen ermöglicht in der Regel einen so kurzen Messzyklus, dass keine zusätzlichen Zykluszeiten erforderlich sind.

Die 3D-Laserscanner-Vermessung von QuellTech ist äußerst robust gegenüber Fremdlicht, Temperaturschwankungen, Schweißspritzern, Vibrationen, elektromagnetischen Einflüssen und Feuchtigkeit.

Die Kalibrierung der QuellTech 3D-Laserscanner ist im Sensor fixiert und bleibt über die gesamte Lebensdauer konstant. Da die Sensoren keine beweglichen Teile enthalten, ist kein mechanischer Verschleiß der Komponenten zu befürchten.

Unsere 3D-Laserscanner von QuellTech können präzise auf kundenspezifische Anforderungen angepasst werden:

Messbereiche von 5 mm bis 1500 mm
Wahl der Laserwellenlänge (blau, rot, grün)
Anpassbare Formfaktoren (extrem klein, flach, lang)
Hohe Auflösung von bis zu 0,5 µm
Einsatzgebiete in unterschiedlichen Umgebungen, wie weißglühender Stahl, Unterwassermessungen, Schweißen, raue Umgebungsbedingungen und normale Produktionsumgebungen

Unsere Software zur Auswertung der 3D-Laserscanner-Daten von QuellTech ermöglicht die Erstellung von Messabläufen ohne aufwändige Programmierung. Verschiedene 3D-Messmodule sind verfügbar und können mühelos parametriert und sofort getestet werden, was die Entwicklungszeit erheblich verkürzt.

Die Software ist in verschiedenen Sprachen verfügbar und bietet ein flexibles Designertool zur Erstellung von Benutzeroberflächen (GUI) für Bediener und Ergebnisberichte. Darüber hinaus können Sensoren und Kameras von Drittanbietern problemlos integriert werden, und eigener Code in C++ kann ebenfalls eingebunden werden.

Vielfältige Anwendungsgebiete für 3D Laserscanner-Vermessung

Die 3D Laserscanner-Vermessung ist ein entscheidendes Verfahren zur Verbesserung der Produktqualität in zahlreichen Branchen und Anwendungsfeldern:

Kleberaupenvermessung im Automobilbau:
Präzise Kontrolle von Klebeverbindungen in der Automobilproduktion.
Vermessung von Aluminiumblöcken:
Genauigkeitsprüfung und Qualitätskontrolle von Aluminiumwerkstücken.
Schweißnahtführung inline mit Robotern oder Linearachsen:
Überwachung und Optimierung von Schweißnähten in Echtzeit.
Schweißnahtinspektion inline mit Robotern oder Linearachsen:
Prüfung von Schweißnähten auf Defekte und Unregelmäßigkeiten -> Schweißnahtinspektion
Ebenheitsprüfung von Messachsen:
Messung der Oberflächenebenheit von Achsen und Werkstücken -> Ebenheitsmessung an Metallplatten
Parallelitätsprüfung von Messachsen:
Kontrolle der Parallelität von Bauteilen und Komponenten -> Prüfung der korrekten Lage von Kontakt-Pins
Oberflächendefekte auf Stahlwalzen und Oberflächen:
Identifizierung von Oberflächenfehlern auf Stahlwalzen und anderen Werkstücken.
Dickenmessung von Batteriefolien:
Präzise Dickenmessungen für Batteriefolien in der Elektronikproduktion.
Dickenmessung von Li-Ion Batterien vor und nach dem Ladevorgang:
Überwachung der Dicke von Lithium-Ionen-Batterien vor und nach dem Ladevorgang.
Blechprofilmessung auf glühendem Stahl:
Messung von Blechprofilen in heißen Umgebungen, wie bei glühendem Stahl -> Messung von rotglühenden Teilen
Defektmessung auf Stahlrohren Unterwasser:
Inspektion und Erkennung von Defekten an Stahlrohren unter Wasser.
Schleifscheibenvermessung auf Radius, Rundlauf und Verschleiß:
Präzise Vermessung von Schleifscheiben in der Fertigung -> Schleifscheibenvermessung
Pipeline inline Cladding Überwachung:
Kontinuierliche Überwachung und Optimierung von Beschichtungsprozessen an Pipelines.
Crimp-Tiefenvermessung an Elektromotor-Gehäusen:
Messung der Crimp-Tiefe an Elektromotor-Gehäusen.

Präventive Instandhaltung und Verschleißüberwachung an Bergbaumaschinen:
Frühzeitige Wartung und Verschleißüberwachung von Bergbaumaschinen zur Verlängerung ihrer Lebensdauer.
Verschleißinspektion an Hubschraubenrotoren:
Kontrolle und Überwachung des Verschleißes an Hubschraubenrotoren.
Partikel-Schichtdickenmessung von Solarthermie-Kraftwerken:
Präzise Messung von Partikel-Schichtdicken in Solarthermie-Kraftwerken zur Effizienzsteigerung.

Rad-Vermessung mit 3D Laserscanner

QuellTech-Produkte zur 3D Laserscanner Vermessung

Q4 Laser Scanner Familie:
Kleiner Formfaktor, geringes Gewicht, viele Gehäusevarianten, hohe Laserleistungen in blau, rot und grün, sehr hohe Robustheit gegen Umwelt Einflüssen.

Zum Quelltech Q4 Laserscanner

Q5 Laser Scanner Familie:
Mittlerer Formfaktor, hohe Auflösung, sehr hohe Geschwindigkeit, LaserMessbreiten bis 800 mm.

Zum Quelltech Q5 Laserscanner

Q6 Laser Scanner Familie:
Mittlerer Formfaktor, sehr hohe Auflösung, sehr hohe Geschwindigkeit, viele Gehäusevarianten, Messbreiten bis 1500 mm.

QuellTech Laser Scanner Q4-80s mit kleinem Formfaktor (86 x 44 x 25 mm) für Roboterschweißen

QuellTech Laser Scanner Q4-60 mit optionalem Kühler und Schutzscheibensystem

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