USB-Stereokamera macht die dritte Dimension erschwinglich

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Dazu verfügt die Ensenso N10 nicht nur über zwei Global-Shutter-CMOS-Sensoren mit WVGA-Auflösung, sondern auch über einen Pattern-Projektor und eine leistungsfähige Software. Sie ist das eigentliche Highlight der Kamera und die Basis für das Verfahren Projected Texture-Stereo Vision. Dabei wirft der Pattern-Projektor ein zufälliges Punktmuster auf das aufzunehmende Objekt. Damit werden auf dessen Oberfläche nicht vorhandene Strukturen ergänzt und schwach vorhandene Strukturen hervorgehoben.

Das Objekt wird dann von den beiden Bildsensoren entsprechend des Stereovision-Prinzips erfasst und mittels der geometrischen Zusammenhänge der Triangulation können für jeden Bildpunkt die 3D-Koordinaten rekonstruiert oder berechnet werden. In Kombination mit dem neuen Bildvergleichsalgorithmus „Semi Global Matching“ erfasst die Ensenso N10 nicht nur alle im Bildfeld befindlichen Oberflächen nahezu vollständig, sie liefert auch detaillierte Tiefenbilder mit filigranen Details.

Die N10-Software übernimmt die Steuerung der beiden CMOS-Sensoren und des Pattern-Projektors sowie die Erfassung und Vorverarbeitung der 3D-Daten. Die erfassten Oberflächen können dann als Punktwolke in Millimeterkoordinaten ausgegeben werden. Mit besonderen Features, wie zum Beispiel einer telezentrischen Höhenbildfunktion, wird die Datenverarbeitung zusätzlich vereinfacht.

Stehende und bewegte Objektelassen sich mit der Kamera erfassen

Die Software ist überdies für den Einsatz in Mehrkamerasystemen ausgelegt und ermöglicht beliebige Kombinationen von Stereo- und Monokameras, beispielsweise um zusätzliche Farbinformationen oder Barcodes zu erfassen. Durch den gleichzeitigen Einsatz mehrerer Kameras lässt sich eine Szene synchron von verschiedenen Seiten aufnehmen, wodurch Abschattungen reduziert und das Bildfeld erweitert werden. Auch im Mehrkamerabetrieb liefert die N10-Software eine einzige 3D-Punktewolke, in der die Daten aller eingesetzten Kameras enthalten sind.

Im Gegensatz zu 3D-Aufnahmeverfahren anderer Hersteller kann die Kamera sowohl stehende als auch bewegte Objekte mit einer Framerate bis 30 Bilder in der Sekunde erfassen. Der Pattern-Projektor arbeitet außerdem mit gepulstem Infrarotlicht und ist deshalb sehr robust gegenüber Fremdlichteinflüssen (Bild 3).

Als kompaktes, synchronisiertes System lässt sich die Ensenso N10 einfach integrieren und liefert metrische 3D-Daten bereits „out of the box“. Ein zusätzliches Kalibrieren ist nicht notwendig. Das umfassende, kostenlose Softwarepaket hat eine Mvtec-Halcon-Schnittstelle sowie eine objektorientierte API (C++) und lässt sich somit optimal und sehr schnell in bereits bestehende Systeme integrieren. Sehr schnell heißt, dass zum Beispiel ein 3D Surface Matching in weniger als zehn Minuten (per Mvtec-Halcon-Schnittstelle) realisiert werden kann.

Entwickelt wurde die Kamera von dem jungen Unternehmen Ensenso in Freiburg. Den exklusiven Vertrieb hat der Industriekamerahersteller IDS Imaging Development Systems in Obersulm bei Heilbronn übernommen. Die Schwaben zählen zu den wichtigsten Anbietern in Sachen USB-Industriekameras und ergänzen damit ihre umfangreiche Palette an USB-2.0-, USB-3.0- und Gigabit-Ethernet-Kameras um eine ebenso flexible wie auch leicht zu integrierende Stereokamera-Modellreihe mit USB-Anschluss. MM

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