Jenaer Forscher entwickelt weltweit schnellstes Musterprojektionssystem für hochauflösende 3D-Formvermessung

GOBO-projektionsbasierter 3D-Sensor. Der High-Speed-GOBO-Projektor liefert eine hohe Strahlungsleistung, erfordert keine Synchronisation mit den Kameras und besteht aus wenigen Komponenten, die vergleichsweise einfach herzustellen und zu montieren sind.
© Fraunhofer IOF

GOBO-projektionsbasierter 3D-Sensor. Der High-Speed-GOBO-Projektor liefert eine hohe Strahlungsleistung, erfordert keine Synchronisation mit den Kameras und besteht aus wenigen Komponenten, die vergleichsweise einfach herzustellen und zu montieren sind.

Für seine Promotionsarbeit zum Thema »Hochgeschwindigkeits-3D-Formvermessung mittels aperiodischer Sinus-Muster« hat Dr. Stefan Heist vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik den Nachwuchspreis der Deutschen Gesellschaft für angewandte Optik (DGaO) erhalten. Der mit 1.000 Euro dotierte Preis wurde ihm im Rahmen der DGaO-Jahrestagung verliehen, die dieses Jahr in Aalen stattfand.

 

Von der Gesichtserkennung in Smartphones über bewegungsgesteuerte Videospiele bis hin zu Hinderniserkennungssystemen in modernen Autos: Auch für Endanwender gehört die Verwendung optischer 3D-Sensoren immer mehr zum Alltag. Die genannten Beispiele stellen jedoch nur die Spitze des Eisbergs unzähliger Anwendungsmöglichkeiten der optischen 3D-Vermessung dar; sie ist ebenso etabliert bei der industriellen Prüfung von Produktionsteilen, bei der Objekterkennung oder in der Biometrie.

Farbcodierte 3D-Punktwolken der Messung eines sich entfaltenden Airbag-Demonstrators, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten zwischen 0 und 250 ms aufgenommen wurden.

Farbcodierte 3D-Punktwolken der Messung eines sich entfaltenden Airbag-Demonstrators, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten zwischen 0 und 250 ms aufgenommen wurden.

In den letzten Jahren sind nicht nur die Anforderungen an die Genauigkeit der Messergebnisse gestiegen, sondern auch die Messgeschwindigkeit ist immer wichtiger geworden. 3D-Raten von mehreren hundert bis mehreren tausend Hertz sind erforderlich, um bewegte Objekte oder Deformationsprozesse dreidimensional zu erfassen, z. B. Airbag-Entfaltungen, Crashtests, Fertigungsteile auf einem Fließband oder Sportler in Bewegung.

Für die Entwicklung einer Technologie, um solche hochdynamische Vorgänge noch genauer vermessen zu können, wurde der Jenaer Physiker Dr. Stefan Heist heute in Aalen mit dem Nachwuchspreis der DGaO ausgezeichnet. Während seiner Promotion führte er eine neuartige Methode der Musterprojektion ein. Mit deren Hilfe lassen sich eine größere Anzahl von Oberflächenpunkte bei gleichzeitig wesentlich höheren Genauigkeit als bei anderen Hochgeschwindigkeits-3D-Scannern messen. Dafür nutzte er die Prinzipien der Array- und GOBO-Projektion, welche extrem schnelle Vorgänge dreidimensional erfassen können, z.B. das Entfalten von Fahrzeug-Airbags. Am Ende seiner Promotion war Heist in der Lage, das weltweit schnellste Musterprojektionssystem zur hochauflösenden 3D-Formmessung vorzustellen.

»Über die Auszeichnung durch die DGaO freue ich mich natürlich sehr, weil sie die Anerkennung und Bedeutung der eigenen Arbeit zum Ausdruck bringt«, sagte Heist zu seiner Auszeichnung. »Gleichzeitig empfinde ich es als Ansporn, an diesem offensichtlich auch für andere Wissenschaftler hochinteressanten Thema dranzubleiben – schließlich bieten die entwickelten Prinzipien und Aufbauten ein hohes Potenzial für weitere Applikationen und Untersuchungen.«

Andreas Heinrich (Mitglied Vorstand DGaO), Dr. Stefan Heist (Preisträger vom Fraunhofer IOF), Prof. Jürgen Czarske (Preisträger) und Prof. Stefan Sinzinger (Vorstandsvorsitzender DGaO) (v. l. n. r.)

Andreas Heinrich (Mitglied Vorstand DGaO), Dr. Stefan Heist (Preisträger vom Fraunhofer IOF), Prof. Jürgen Czarske (Preisträger) und Prof. Stefan Sinzinger (Vorstandsvorsitzender DGaO) (v. l. n. r.)

Zum Nachwuchspreis der DGaO

Die Deutsche Gesellschaft für angewandte Optik verleiht jedes Jahr einen Nachwuchspreis für die jeweils beste Dissertation und Masterarbeit (bzw. Diplomarbeit) an einer Hochschule im deutschsprachigen Raum im Bereich der angewandten Optik. Die Gewinner werden zur Jahrestagung eingeladen und erhalten dort die Gelegenheit, ihre Arbeit in Form eines eingeladenen Vortrages zu präsentieren. Neben einem Preisgeld von 1000 € (Doktorarbeit) und 500 € (Masterarbeit) erhalten die Gewinner eine einjährige kostenlose Mitgliedschaft in der DGaO.