Freiform-Projektionssystem mit einem deformierbaren adaptiven Spiegel für die 3D-Sensorik
Eine der technischen Herausforderungen für die Mensch-Maschine-Interaktion ist die Entwicklung von multimodalen, optischen 3D-Sensoren, die es ermöglichen, sowohl statische als auch dynamische Objekte in realen Umgebungen schnell, genau, zuverlässig und kosteneffizient zu erfassen. Prädestiniert für diesen Zweck sind Musterprojektionssysteme, die aus mindestens einer Kamera, die das Messobjekt beobachtet, und einem Projektor, der eine Folge von Mustern auf das Messobjekt projiziert, bestehen.
Herkömmliche Projektoren weisen jedoch mindestens einen der folgenden Nachteile auf:
- Sie beinhalten eine Vielzahl verschiedener Optikkomponenten für Strahlführung, Strahlformung und Projektion.
- Sie arbeiten nicht verlustfrei, wenn das projizierte Muster z. B. mit Hilfe von Masken generiert wird.
- Sie projizieren ausschließlich einen Mustertyp, der durch die verwendeten Optikkomponenten festgelegt ist.
- Sie sind i.d.R. nur für den sichtbaren Spektralbereich geeignet und damit störend für den Anwender (z. B. Gesichtsvermessung) oder ungeeignet zur Vermessung bestimmter Materialien (z. B. Glas, Metall).
Ziel des Vorhabens „Frei-D“ ist daher, eine Projektionstechnologie zu entwickeln, die wesentliche Nachteile überwindet. Der angestrebte Projektor soll dabei hauptsächlich aus einer Lichtquelle und einer einzigen Optikkomponente – dem deformierbaren Freiformspiegel – bestehen und dadurch eine sehr kompakte Bauform aufweisen. Durch seine Eignung für unterschiedlichste Wellenlängenbereiche, z. B. für den UV- oder Infrarot-Bereich, kann er beispielsweise zur irritationsfreien Vermessung von Personen oder zur hochgenauen Vermessung von optischen Komponenten, die bislang aufgrund hoher Transparenz (Glas, Kunststoffe) oder Reflexion (Lacke, Metalle, spiegelnde Oberflächen) im VIS-Bereich nicht messbar waren, verwendet werden. Die neuartige Technologie verspricht damit einen wichtigen Beitrag zur Qualitätssicherung in der Produktion, sichere Mensch-Maschine-Interaktion, Sicherheitstechnik für öffentliche Räume (Personenidentifikation) und mehr.