Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF hat mit goROBOT3D ein System entwickelt, das die dreidimensionale Erfassung von transparenten, spiegelnden oder tiefschwarzen Objekten in weniger als zwei Sekunden ermöglicht. Die bisher übliche Erfassungszeit solcher Objekte lag bei rund 15 Sekunden. Das System basiert auf einer thermischen 3D-Sensortechnologie, die am Fraunhofer IOF über mehrere Jahre hinweg weiterentwickelt wurde.
Kern der Innovation ist ein neues Projektionsverfahren, das auf einer sogenannten Single-Shot-Technologie beruht. Die Technologie strukturiert die Messszenerie thermisch und erzeugt dabei ein statistisches Punktmuster, das von zwei Wärmebildkameras aufgenommen wird. Durch räumliche Kreuzkorrelation kann aus dem resultierenden Bildpaar ein 3D-Modell des Objekts berechnet werden. Die Technologie wird vom 24. bis 27. Juni 2025 auf der automatica in München vorgestellt.
goROBOT3D nutzt thermische Punktmuster für 3D-Messung
Zur Projektion des Punktmusters kommen zwei diffraktive optische Elemente (DOE) zum Einsatz. Diese vervielfachen den einfallenden Laserstrahl durch Lichtbeugung und erzeugen ein unregelmäßiges Muster auf der Objektoberfläche. Die Kombination der beiden DOE ermöglicht es, das erforderliche Muster innerhalb kürzester Zeit auf das Objekt zu projizieren. Die bisher verwendete Streifenprojektion wird dadurch ersetzt.
Durch diese Methode kann die Erfassung mit nur einem einzigen Bildpaar erfolgen. Das reduziert den bisherigen Zeitaufwand signifikant, da nicht mehr mehrere hundert Bildpaare aufgenommen und ausgewertet werden müssen. Die gesamte Mess- und Auswertezeit verringert sich damit um eine Größenordnung.
Datenverarbeitung und Objekterkennung mit goROBOT3D
Die aufgenommenen 3D-Daten werden im Anschluss mit Künstlicher Intelligenz analysiert. Das System erkennt geeignete Greifpunkte und -richtungen und überträgt diese an einen Roboterarm mit Sauggreifer. Dabei wird ein sogenanntes Bin-Picking-Verfahren eingesetzt, das eine gezielte Entnahme von Objekten aus ungeordneten Umgebungen ermöglicht.
Die Verkürzung der Erfassungszeit erlaubt es, automatisierte Abläufe nahezu ohne Taktunterbrechung durchzuführen. Während ein Objekt gehandhabt wird, kann gleichzeitig die nächste Messung erfolgen.
Präsentation auf der automatica 2025
Das System goROBOT3D wird erstmals auf der automatica Messe 2025 in München öffentlich vorgestellt. Die Messe gilt als internationale Leitmesse für intelligente Automation und Robotik. Die Präsentation erfolgt vom 24. bis 27. Juni 2025 in Halle 4 am Stand 319.
Durch den modularen Aufbau der Technologie kann goROBOT3D in verschiedene industrielle Anwendungen integriert werden. Zielgruppen sind unter anderem Bereiche der automatisierten Fertigung, Qualitätssicherung und Materialverarbeitung, bei denen unkooperative Oberflächen auftreten.