Maschinelles 3D-Sehen

Die Digitalisierung der Produktion erfordert den Einsatz von Sensoren, die wie mehrdimensional wahrnehmende Sinnesorgane funktionieren. So werden Mikroscannerspiegel entwickelt, die Roboter befähigen sollen, ähnlich dem menschlichen Sehen, Objekte in der Umgebung wahrzunehmen. Damit wären Industrieroboter in der Lage, noch anspruchsvollere Aufgaben zu übernehmen und auf ihre Umgebung adäquat zu reagieren. Das Forscherteam verfolgt dazu den Ansatz eines „scannenden Auges“, das maschinelles Sehen in drei Dimensionen ermöglichen soll. Das Scannerspiegel-Modul fungiert dabei als ein rasterndes Auge, welches in allen drei Raumachsen hochauflösende Bilder aufnehmen kann.

Das Fraunhofer IPMS setzt auf das LiDAR-Prinzip (Light Detection and Ranging): Der Scannerspiegel moduliert das Licht eines Lasers und detektiert die reflektierten Signale, gleichzeitig erfolgt eine Laufzeitmessung des Lichts zwischen Objekt und Detektor. Die robusten MEMS-Scanner sind aufgrund ihres hohen Miniaturisierungsgrades sehr gut integrierbar. Im Bereich der automatisierten industriellen Fertigung können die kleinen Scannerspiegel-Module beispielsweise in Roboterarme implementiert werden, sodass die Roboter in der Lage sind, permanent ihre Umgebung zu erfassen, anstehende Arbeitsschritte zu erkennen und die Qualität ihrer Arbeit zu überwachen. Das Roboterauge agiert dabei vollautomatisiert. So kann eine zerstörungsfreie Werkstoffprüfung der Produkte mit Hilfe von Infrarot-Spektroskopie realisiert werden oder eine sensorische Erfassung der Umgebung mittels Quantenkaskadenlaser-Spektroskopie erfolgen. Dabei wird der spektrale Fingerabdruck von Substanzen detektiert, wodurch diese exakt identifizierbar sind. Anwendung findet diese Art der Sensorik unter anderem in der Qualitätsüberwachung von Trinkwasser, der Prüfung von Medikamenten in der Pharmazie, der Fernüberwachung von Industrieanlagen, dem Leckage-Monitoring bei Pipelines oder der Detektion von Gefahrstoffen.

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