Im Prinzip ist die Messmethode zur Volumenbestimmung eines Körpers einfach: Seine Querschnittsfläche wird vermessen, während er von einem Förderband bewegt wird. Durch die fortlaufende Multiplikation der Querschnittsfläche mit dem Vortrieb des Objekts lässt sich das Volumen des Körpers aufintegrieren.

Für eine Applikation in der Lebensmittel-Industrie hat Stemmer Imaging in England ein System konzipiert und aufgebaut, mit dem das Gewicht von Würsten durch die Messung des Volumens berechnet werden kann. Nach Erreichen des gewünschten Gewichts kann dann eine Schneidemaschine die Würste den Anforderungen entsprechend schneiden.

Bei der Umsetzung des eingangs genannten Prinzips in die Realität sind eine Reihe von Problemen zu lösen. Im Falle der Wurst beginnen diese damit, dass eine Wurst nie durchgängig zylindrisch ist. Da zudem nur das Oberflächenprofil an jeder Stelle der Wurst zu sehen ist, muss die Querschnittsfläche anhand mehrerer Höhenprofile errechnet werden. Diese Anforderungen löste Stemmer Imaging mit Hilfe dreier Kameras und der Lichtschnitt-Lasertriangulation für einen großen Kunden aus der Lebensmittel-Industrie. Die Kameras vom Typ Dalsa Genie HM1400 nehmen die mit Laserlinien von Z-Laser beleuchteten Würste aus verschiedenen Ansichten auf, während sie sich zwischen zwei Förderbändern befinden. Hier findet die komplette Vermessung statt.

Eine weitere Herausforderung ist die Frage, wie man die Überlappung von Messbereichen der drei Kameras und somit die Verfälschung der Ergebnisse vermeidet. Hier ermöglicht ein spezieller, präzisionsgefertigter Kalibrier-Körper die unabhängige Kalibrierung der drei Kamera/Laser-Kombinationen. Damit konnte sichergestellt werden, dass der Messbereich jedes einzelnen Segments exakt definiert ist und keine mehrfache Erfassung erfolgt.

Um derartige Berechnungen in Echtzeit im industriellen Umfeld durchführen zu können, ist eine leistungsfähige Software notwendig. Im Falle der Wurstvermessung kam die Hardware-unabhängige Programmierbibliothek Common Vision Blox (CVB) zum Einsatz. Sie beinhaltet 3D-Algorithmen, die sich in ein bestehendes Bildverarbeitungs-System integrieren lassen. Das geschilderte Projekt wurde zusammen mit dem spanischen Partner Aqsense realisiert, der vorab eingehende Simulationen zur Vorhersage der Genauigkeit erstellte. Neben den genannten Kameras, den Laser-Beleuchtungen und der Software kamen dabei auch alle im System verwendeten Optiken und Bildverarbeitungs-Kabel von Stemmer Imaging.

CVB zur 3D-Bildverarbeitung
Common Vision Blox stellt Werkzeuge für die exakte Inspektion und Vermessung von komplexen 3D-Freiformflächen zur Verfügung. Die 3D-Tools in CVB arbeiten auf Basis von echten 3D-Punktwolken, was im Gegensatz zu gängigen 2,5D-Bildern den automatischen Ausgleich von Positions- und Rotationsabweichungen in allen sechs Freiheitsgraden erlaubt. Somit ist es nicht notwendig, die Prüfobjekte hochgenau mechanisch auszurichten oder zuzuführen. Diese Vorgehensweise reduziert den mechanischen Aufwand zur lagegenauen Zuführung deutlich und garantiert einen hohen Durchsatz bei einer 100%-igen Überprüfung aller Objekte.

Die Erkennung von 3D-Abweichungen mit Hilfe von CVB wird nach einer Kalibrierung über das Tool CVB Match 3D realisiert. Dieses CVB-Tool errechnet zunächst die räumliche Abweichung des Prüfobjekts und vergleicht das Ergebnis dann mit dem perfekten 3D-Abbild eines Gutteils, des so genannten Golden Templates. Bereits geringfügige Maßabweichungen lassen sich so in Echtzeit erkennen und erlauben eine schnelle Gut-/Schlecht-Entscheidung über das geprüfte Objekt.

Das 3D-Lieferprogramm von Stemmer Imaging umfasst neben diesem Software-Angebot auch die benötigte Hardware wie z.B. geeignete, schnelle 3D-Kameras, Laser-Beleuchtungen, Optiken, Bilderfassungs-Karten, Befestigungen, Kabel usw. Das Unternehmen bietet seinen Kunden auch die entsprechenden Dienstleistungen wie z.B. eine detaillierte Beratung, Machbarkeitsstudien und Schulungen an, um ihnen so den Weg zur erfolgreichen 3D-Applikation zu ebnen.