Automatisches 3D-Scannen mit Roboterarm liefert ausgezeichnete Ergebnisse

Ein internationales Forscherteam hat eine neue, automatische 3D-Scanmethode mit der Hard- und Software der Artec Group entwickelt, die bisherigen Methoden deutlich überlegen sein soll. Damit können auch Objekte mit komplexer Geometrie in qualitativ hochwertige 3D-Modelle verwandelt werden. 

Der Artec Spider 3D-Scanner wurde dabei an einen Arm des Roboters PR2 montiert, um diesen um das Objekt zu bewegen. Der andere Arm hält eine drehbare Platte auf der das Objekt steht.

Nähere Infos dazu in der folgenden Pressemeldung:

Die Artec Group, ein führender Entwickler und Hersteller von professioneller 3D-Hard- und Software, gab kürzlich die Resultate von Experimenten einer internationalen Forschergruppe bekannt: Diese setzte das Artec Scanning Software Development Kit (SDK) und Artec Spider zur Entwicklung einer neuen automatischen Scan-Methode ein, die auch von Objekten mit komplizierter Geometrie 3D-Modelle in höchster Qualität erstellt. Mit vergleichenden Tests konnte bewiesen werden, dass die neue Methode den bisherigen Scan-Methoden eindeutig überlegen ist.

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Die Testreihe wurde von Ingenieuren und Wissenschaftlern des Visual Computing Research Centers der Akademie der Wissenschaften in Shenzhen (China), der Universität Tel-Aviv, der Memorial University of Newfoundland, der Universität Konstanz und der Shandong Universität (China) durchgeführt. Dabei wurden mithilfe des 3D-Scanners Artec Spider, der an den Arm des humanoiden Roboters PR2 montiert war, verschiedene kleine Objekte gescannt. Mit der einen Hand hielt der Roboter eine drehbare Platte, auf der die Objekte montiert waren, mit der anderen Hand bewegte der Roboter den Scanner.

Die neue Methode beginnt mit einem Rundum-Scan des Objekts, wodurch eine erste Punktwolke erzeugt wird, die große Teile der Objektoberfläche grob erschließt und in der Folge Kollisionen zwischen Scanner und Objekt vermeidet. Auf Grund dieser Informationen werden dann die jeweils strategisch besten, neuen Scanpositionen (NBV = Next Best Views) ermittelt. Anschließend führt der Roboter den Scanner so, dass von jedem der errechneten NBVs aus Daten erfasst werden.

Über den neuen Algorithmus können Bereiche mit geringerer Qualität zuverlässig geortet und an den betreffenden Stellen weitere Scans vorgenommen werden, bis eine gleichmäßige Oberflächengüte an allen erreichbaren Oberflächenpunkten gewährleistet ist. Beim Vergleich mit ähnlichen NBV-basierten Forschungsansätzen stellte sich heraus, dass mit diesem Ansatz effektivere Scan-Ergebnisse von deutlich höherer Qualität erzielt werden konnten.

Artec Spider eignet sich optimal zum Scannen von Objekten mit vielen kleinen Details, komplexen Formen und scharfen Kanten: Der Scanner erzeugt Bilder in extrem hoher Auflösung (bis zu 0,1 mm) und höchster Präzision (bis zu 0,05 mm), indem er bis zu 7,5 Einzelbilder pro Sekunde aufnimmt und 1.000.000 Punkte pro Sekunde verarbeitet. Somit ist er schneller als ein Laserscanner. Die Einzelbilder werden in Echtzeit zusammengefügt, so dass eine aufwendige Nachbearbeitung entfällt.

Für die Programmierung des Scan-Prozesses wurde das Artec-Software Scanning SDK verwendet. Der Scan-Vorgang startet automatisch und wird beendet, sobald die angegebenen Rekonstruktionsanforderungen erfüllt sind.

Zusätzlich zur hervorragenden Qualität der Scans benötigt diese Methode zudem nur einen Bruchteil der Aufnahmen herkömmlicher Scanprozesse, auch müssen insgesamt weitaus geringere Datenmengen verarbeitet werden. So können 3D-Modelle nicht nur deutlich präziser, sondern vor allem auch schneller, erstellt und weiterverarbeitet werden. Da das System nahezu autark arbeitet, ist darüber hinaus kein Spezialist erforderlich, der den Scanvorgang intensiv vor Ort betreut.

(C) Picture Artec Group