Dreifachobjektiv-Sensor Messgenauigkeit von 0,3 mm bei halbtransparenten Objekten

Anbieter zum Thema

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG

RECOM Power GmbH

Das Triple-Lens-System mit proprietärer KI von Kyocera verbessert die Nahbereichsmessung um den Faktor drei. Insbesondere bei halbtransparenten, dünnen und feinen linienförmigen Objekten werden die Messergebnisse deutlich präziser.

Abstandssensoren übernehmen beispielsweise Aufgaben bei der Qualitätskontrolle von SMD-Bestückung, der Geometrieprüfung von Leiterplatten und der automatisierten Inspektion miniaturisierter Bauteile. Die berührungslose Messtechnik ermöglicht die präzise Erfassung von Abständen, Höhen und Oberflächengeometrien ohne mechanischen Verschleiß und mit der erforderlichen Geschwindigkeit für industrielle Produktionslinien. Laser-Triangulationssensoren erreichen dabei Wiederholgenauigkeiten im Mikrometerbereich und sind standardmäßig in Pick-and-Place-Automaten, AOI-Systemen (Automated Optical Inspection) und SPI-Anlagen (Solder Paste Inspection) integriert.

Die Entwicklung eines Triple-Lens-Sensors

Kyocera Corporation hat die Messgenauigkeit seiner KI-basierten Abstandssensoren für Nahaufnahmen um den Faktor drei von 1 mm auf 0,3 mm gesteigert. Der neue Dreifachobjektiv-Sensor löst kritische Erkennungsprobleme bei halbtransparenten sowie dünnen und feinen linienförmigen Objekten, die mit herkömmlichen Stereokameras und dem menschlichen Auge bisher schwer erfassbar waren.

Das technisches Funktionsprinzip

Das System nutzt drei Objektive zur simultanen Erfassung von Parallaxeninformationen in den Kombinationen „links-Mitte“, „Mitte-rechts“ und „links-rechts“ bei einem Arbeitsabstand von 10 cm. Die proprietäre KI-Technologie kombiniert diese mehrfachen Parallaxendatensätze und eliminiert dadurch Fehladaptionen praktisch vollständig. Gleichzeitig werden tote Winkel reduziert, was die Messgenauigkeit erheblich verbessert.

Die Dreifachlinsenkonfiguration ermöglicht präzise Abstand- und Größenmessungen von dünnen, linearen Objekten, deren Ausrichtung parallel zur linken und rechten Linse verläuft. Das schließt ultrafeine Drähte mit einem Durchmesser von 0,3 mm ein. Eine Messung, die dem neuen System exakte Entfernungsbestimmung bei bisher problematischen Objekttypen ermöglicht.

Objekterkennung bei kritischen Materialien

Der Sensor charakterisiert zuverlässig Objekte, die mit herkömmlichen Einzellinsen-Systemen schwer erfassbar waren:

• Dünne, unregelmäßig geformte lineare Objekte wie Kabelbäume oder ultrafeine Drähte,

• reflektierende Objekte wie Metalloberflächen,

• durchscheinende Objekte wie Kunststoffbauteile,

• Objekte mit sich wiederholenden Mustern ohne eindeutige Oberflächenmerkmale und

• Teilweise reflektierende Metalle und andere strukturarme Oberflächen.

Das neue System baut auf Kyoceras 2024 eingeführtem KI-basierten Dual-Lens-Abstandssensor auf, der bereits hochpräzise Entfernungsmessungen mit 100-µm-Auflösung in einem 10-cm-Bereich ermöglichte. Dieser Vorgänger konnte winzige Objekte von etwa einem Millimeter Größe messen, selbst bei reflektierenden oder halbtransparenten Eigenschaften. Das war mit herkömmlichen Stereokameras schwierig.

Die Dual-Lens-Technologie stieß jedoch bei Objekten mit unspezifischen Oberflächenmerkmalen oder in Umgebungen mit teilweise verdeckten Objekten an Grenzen, die eine vollständige Erkennung verhinderten. Der Dreifach-Sensor wurde entwickelt, um diese spezifischen Herausforderungen zu bewältigen.

Beispiele für industrielle Anwendungsfelder

Fertigungsinspektion: Bei Inspektionsprozessen mit Objekten, die sich häufig wiederholende Muster aufweisen, beispielsweise elektronische Leiterplatten oder Textilien, neigen Dual-Lens-Stereokameras zu Fehladaptionen. Die Dreifach-Konfiguration nutzt mehrere Parallaxenkombinationen und erhöht die Messgenauigkeit und Zuverlässigkeit erheblich. Dadurch wird eine präzise Analyse von Tiefe und Oberflächenform ohne Fehlinterpretationen möglich.

Chirurgische Robotik: Dünne, stark reflektierende chirurgische Instrumente wie Nadeln und Nahtmaterial sind oft schwer vor ihrem Hintergrund zu erkennen und können teilweise verdeckt sein. Die Dreifach-Linsenkonfiguration mit drei Kameras in unterschiedlichen Winkeln ermöglicht durch die Kombination von Informationen aus mehreren Blickwinkeln eine präzise Positionserkennung und erhöht die Genauigkeit und Zuverlässigkeit bei der Identifizierung dieser Instrumente.

Agrarrobotik: Bei der Ernte in komplexen Umgebungen, wo sich Früchte und Blätter gegenseitig verdecken, ermöglicht die Dreifachkamera eine genauere Erkennung und präzisere Positionsmessung mit minimalen toten Winkeln. (heh)

Geometrien prüfen

3D-Sensoren vermessen berührungslos komplexe Oberflächen

(ID:50650148)