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Photogrammetrie: Systeme, Software und Services

Optische 3D-Koordinatenmessgeräte und Mess-Dienstleistungen

Die kontaktlose Messtechnik der Photogrammetrie ist die Referenz für hochpräzises und wirtschaftliches Messen in 3D. Die Photogrammetrie berechnet aus zweidimensionalen Kamerabildern hochpräzise 3D-Koordinaten. Sie kommt in der Qualitätssicherung, für Deformations-Analysen und dynamische Messungen zum Einsatz. Typische Anwendungen sind die Vermessung von Schweisskonstruktionen oder Gussteilen sowie die dynamische Analyse komplexer Kinematiken und Verformungen. Unsere Kunden kommen aus dem Anlagenbau, dem Gießereiwesen, der Luftfahrtindustrie, dem Engineering und aus einem breiten Spektrum anderer Branchen. Als Spezialisten für diese optische Messtechnik bieten wir Ihnen alle Dienstleistungen rund um die Photogrammetrie:
  • Verkauf von optischen Mess-Systemen für statische Anwendungen
  • Verkauf von optischen Mess-Systemen für dynamische Anwendungen
  • Entwicklung individueller Hard- und Softwarelösungen
  • Auftragsmessung und Auswertung komplexer Daten
Wir liefern Ihnen die exakten 3D-Koordinaten eines Objekts entweder statisch als Momentaufnahme oder dynamisch über beliebig lange Zeiträume hinweg.

Optische 3D-Koordinatenmess-Geräte für statische Aufgabenstellungen

Angepasst an die Anforderungen unserer Kunden bieten wir verschiedene Systeme für statische Aufgabenstellungen der optischen Messtechnik an. Folgende Anwendungsgebiete eignen sich besonders für die Nahbereichs-Photogrammetrie:
  • Qualitätssicherung für Bauteile bis 20m und mehr
  • Orientierung von Scannern
  • Rundheits- und Ebenheitsprüfungen
  • CAD-Vergleich/Ist-Soll-Vergleich
  • Statische Deformationsanalysen, z.B. in Rahmen von Klimawechsel-Tests
  • Aufmaßanwendungen für das Handwerk
Die Linearis3D Photogrammetrie ist portabel und einfach in der Anwendung. Die Messauswertung ist weitgehend automatisiert. Systembestandteile sind eine speziell konfigurierte Kamera, ein Maßstab, Messmarken, Transportkoffer und Zubehör. Das Gewicht beträgt ungefähr 10 kg und das System ist so robust, dass es in nahezu sämtlichen industriellen Umgebungen eingesetzt werden kann. Wir bieten Ihnen zwei verschiedene Varianten mit den Leistungsmerkmalen, die Sie benötigen. Damit ist ein kostengünstiger Einstieg in die betriebseigene optische Messtechnik durch Fotogrammetrie möglich. Verschiedene Hardware-Optionen wie höher auflösende Kameras, Messadapter für spezielle Merkmale oder längere Maßstäbe für große Objekte machen das System noch flexibler. Ein großer Vorteil der Photogrammetrie ist, dass sie mit verschiedenen Lichtverhältnissen, schwankenden Temperaturen und Erschütterungen klarkommt, ohne an Präzision einzubüßen. Die Anwendung des Systems ist denkbar einfach. Zuerst werden die gewünschten Messpunkte mit selbstklebenden oder magnetischen Marken markiert. Dann werden in schneller Folge einige Dutzend bis einige Hundert Bilder gemacht. Die Auswertung erfolgt vollautomatisch die Software. Mithilfe der umfangreichen Analysefunktionen können schnell die benötigten Daten erzeugt werden.
Camera orientation
Qualitätssicherung
Deformation
Deformation
Präzision
Präzision

Dynamische Photogrammetrie

Die Photogrammetrie eignet sich hervorragend für die Erfassung und Analyse komplexer zeitlicher Vorgänge. Für die 3D Bilderfassung bzw. die 3D-Video-Aufnahme werden zwei oder mehr Kameras eingesetzt, die in ihrem optischen Auflösungsvermögen und dem Frequenzbereich an die jeweilige Aufgabenstellung angepasst sind. Die optimale Orientierung und Kalibrierung der Kameras ist flexibel wählbar. Wir bieten zwei dynamische Photogrammetrie-Systeme an:
  • Stereo: Dynamische Deformationsmessung für Objekte bis 10 m-Größe
  • Video: Vermessung der Koordinaten in hoher Geschwindigkeit
Die Ergebnisse können live ausgewertet oder über einen beliebig langen Zeitraum gesammelt werden. Dank moderner Hardware können unse Fotogrammetrie-Systeme auch vollständig kabellos betrieben werden. Alle Mess-System können bedarfsgerecht um beliebig viele (Spezial-)kameras (z.B. höhere Auflösungen oder Aufnahmegeschwindigkeiten) erweitert werden. Es besteht auch die Möglichkeit, Systeme aus beliebig vielen Kameras zu konfigurieren. Fragen Sie einfach nach einem Angebot.

Mess-Dienstleistungen vom Orthophoto bis zur Verformungsmessung

Wenn Sie keine regelmäßige 3D-Messungen vornehmen müssen, unterstützen wir Sie bei der bedarfsgerechten Messdurchführung per Photogrammetrie und der Auswertung der Daten. Unsere Services zur Fotogrammetrie umfassen allgemeine Messdienstleistungen und kundenspezifische Lösungen. Dazu gehören:
  • Verformungsmessungen von Objekten bei mechanischer Belastung oder Klimawechsel-Tests
  • Datenermittlung für das Reverse Engineering
  • Qualitätssicherung
Die Vorgehensweise wird dabei von uns individuell an die vorliegende Aufgabe angepasst. Wir beraten Sie ausführlich, auf welche Messwerte es ankommt, richten das System ein und wir liefern Ihnen die Daten, die Sie brauchen. Rufen Sie einfach an oder schreiben Sie uns.

Individuelle 3D-Bildverarbeitungssysteme mit dem Linearis3D SDK

Mit Hilfe des Linearis3D SDK können Sie Ihre Mess-Anwendung auf einfache Weise leistungsfähiger machen. Wir bieten Ihnen verschiedenste Algorithmen von der 2D-Bildauswertung über Ermittlung der intrinsischen Kameraparameter bis zur Kameraorientierung und Adaptererkennung. Mit unseren Bildauswertungs-Algorithmen ist eine subpixelgenaue Feature-Extraktion möglich. Ein Ellipsenmittelpunkt kann auf 0,03 Pixel oder noch genauer bestimmt werden! Wir bieten Ihnen verschiedene Algorithmen für die Kamera-Kalibrierung, die je nach Anwendungszweck konfiguriert werden können. Unsere Software ermöglicht es, beliebig viele Kamera relativ zueinander zu orientieren. Wir können diese Kameras mit Hilfe unseres SDK weitgehend herstellerunabhängig steuern, synchron triggern und die Daten auswerten. Selbstverständlich führen wir auch Studien zu speziellen Aufgabenstellungen durch.

Seminare und Schulungen zur optischen Messtechnik

Wir haben verschiedene integrierte Lösungen für Scanner, Kameras und Softwareprodukte entwickelt. Verschaffen Sie sich mit uns eine Orientierung, wie Sie das Spektrum der Photogrammetrie-Hardware, Software und Ihr Know-How nutzen und die Auswertung der Daten effizient gestalten können. Dafür bieten wir Ihnen als Teil unseres Kundenservice rund um die Photogrammetrie bedarfsgerechte Seminare und Schulungen zu einzelnen Produkten und Methoden aus der Fotogrammetrie an.

Wie funktioniert die Photogrammetrie?

Photogrammetrie bezeichnet Verfahren, die aus (zweidimensionalen) Fotos oder Videos dreidimensionale Informationen ableiten. Das Verfahren nennt sich Triangulation. Von mindestens zwei Positionen wird der gleiche Punkt anvisiert. Damit lassen sich die 3D-Koordinaten des Punkts bestimmmen. Mathematisch gelöst wird das Problem, indem die eine räumliche Transformation zwischen dem Bildpunkt auf dem Kamerasensor und dem physischen Punkt aufgestellt wird. Die Formel lautet: [x y z]=R*[X Y Z]+C. [x y z] ist die Pixelposition auf dem Sensor, wobei z die Brennweite ist. R ist die Rotationsmatrix der Kamera, die die Winkelausrichtung der Kamera beschreibt. [X Y Z] ist die Raumposition des Punktes. C ist die Kamerapositon im Raum. Diese Gleichung wird für alle Punkte aufgestellt, leicht umgeformt und durch Linearisierung zu einem linearen Gleichungssystem gemacht. Die einzigen bekannten Eingabeparameter sind die Koordinaten des Messpunkts auf dem Sensor. Alle anderen Parameter wie Kamerapositon und Punktposition werden berechnet. In der Praxis wird die oben beschriebene Formel um sogenannte Verzeichnungsparameter erweitert, die die Verzerrung es Bildes durch die Kamera, insbesondere durch das Objektiv beschreiben. Die Verzeichnung äußert sich um Beispiel darin, das gerade Linien im Bild leicht gebogen abgebildet werden. Der wichtigste Verzeichnungsparameter ist die radialsymmetrische Verzeichnung. Das entstandene Gleichungssystem hat nicht selten 5000 Unbekannte und mehrere zehntausend Gleichungen. Es wird nach der Methode der kleinsten Quadrate gelöst. Das ganze Verfahren wird als Bündelblockausgleichung bezeichnet. Dieses Verfahren ist der Goldstandard für Präzisionsanwendungen und ist selbstverständlich in allen Linearis3D Produkten enthalten. Grundlage für diese 3D-Berechnung ist die Kenntnis der Koordinaten des zu messenden Punktes auf dem Sensor. Für Präzisionsanwendungen haben sich selbstklebende oder magnetische Kreise mit einem schwarzen Rand bewährt. Deren Mittelpunkt kann sehr schnell und mit einer Genauigkeit von 0,03! Pixeln oder besser bestimmt werden. Für nicht-industrielle Anwendungen lassen sich auch markante Punkte wie Farbübergänge, Ecken und Kanten verwenden, die aber im industriellen Umfeld häufig nicht in ausreichender Zahl vorhanden sind.

Woher kommt die Photogrammetrie?

Photogrammetrie bezeichnet Verfahren, die aus (zweidimensionalen) Fotos oder Videos dreidimensionale Informationen ableiten. Das Verfahren nennt sich. Triangulation. Von mindestens zwei Positionen wird der gleiche Punkt anvisiert. Damit lassen sich die 3D-Koordinaten des Punkts bestimmmen. Die klassische Photogrammetrie kommt aus der Kartographie. Aus Luftbildern wurden Karten erstellt. Für diese Anwendung wurden spezielle, besonders stabile analoge Großformatkameras und Auswertegeräte entwickelt. Mit Aufkommen von Digitalkameras gewann die sogenannte Nahbereichsphotogrammetrie an Bedeutung, die Objekte erfasst, die zwischen 10cm und 50m groß sind.

Wie genau ist Photogrammetrie?

Für Photogrammetrie-Systeme, die mit einer einzelnen Handgeführten Kamera arbeiten, wird die Genauigkeit nach der Richtlinie VDI 2634. Photogrammetrie kann maximale Längenmessabweichungen von weniger als 0,03mm in 1m3 nach VDI 2634 erreichen. Die Ergebnisse hängen vom Objekt, der Software und der Kamera ab. Wenn Sie Photogrammetrie-Systeme vergleichen, sollten Sie darauf achten, nach welcher Norm die Genauigkeit ermittelt wird. Manchmal werden sog. RMS (root mean squared) Abweichungen benutzt, die bei gleichem physikalischen Fehler deutlich kleinere Werte ergeben. Für Video-Systeme mit zwei Kameras liegt die Genauigkeit bei ca. 0,1mm/m3

Was sind die Vorteile der Nahbereichs-Photogrammetrie?

  • Die Photogrammetrie ist robust gegen Erschütterungen. Staplerverkehr und Pressen beeinflussen das Messergebnis nicht, solange das Objekt in sich sich nicht verformt.
  • Man kann in beengten Umgebungen messen (z.B. Fahrzeug-Interieur)
  • Die Photogrammetrie ist aufgrund der kostengünstigen Hardware sehr wirtschaftlich.
  • Die Betriebskosten sind gering, da die Verbrauchsmaterialen (Marken) sehr günstig sind.
  • Die Photogrammetrie kann effizient Deformationszustände mit beliebig vielen Messpunkten erfassen.

Durch Photogrammetrie neue Wege beschreiten

Aus vielen Branchen ist die Arbeit mit 3D-Messmethoden der Photogrammetrie nicht mehr wegzudenken. Die Deformationsmessung ist ein Paradebeispiel, wie man kostengünstig Daten gewinnt, die mit anderen Technologien nicht zu erfassen wären. Viele Unternehmen und das ein oder andere wissenschaftliche Institut wissen aber noch nicht, wie sehr sie von der Photogrammetrie profitieren können. Von der Industrie über die Medizin bis zum Handwerk gibt es unzählige Bereiche, in denen durch die neuen digitalen Methoden lohnende Entdeckungen warten. Nehmen Sie Kontakt mit uns auf!