Strategien für 3D-Oberflächenscan

[Otto (Gast)]

Hallo,

Ich befasse mich gerade mit dem Bau eines 3D-Laserscanners (Linenlaser + 
Kamera), der eine Fläche von ca. 1m Durchmesser vermessen soll, wobei 
die Höhenuterschiede < 10cm liegen und zumeist "fließend" sind, also 
keine scharfen Kanten, etc. Man stelle sich einfach eine schön hügelige 
Landschaft vor.

Nun frage ich mich, mit welchem Bewegungsmuster sich über die gesamte 
Fläche gesehen die beste Auflösung erzielen lässt.

A:
Linienscan, der über die Fläche mit Schrittweite X "fährt".
Ermöglicht natürlich eine hohe Auflösung. Ist aber mechanisch etwas 
ungünstig.

B:
Rotation der Linie um eine Achse in X Schritten/360°.
Auflösung nimmt mit zunehmender Entfernung vom Mittelpunkt ab.

C:
Rotation der Linie mit einem Offset von der Mittelachse in X 
Schritten/360°.
Es ergibt sich ein "blinder Fleck" genau unter dem Sensor, dafür wird 
über die restliche Fläche eine Gitter gelegt, dessen Maschenweite nach 
aussen hin zunimmt.
Trotzdem scheint mir das interessante Möglichkeiten zu bieten, wenn auch 
in der Auswertung einige Rechnerei notwendig ist.

Ich habe das mal schnell mit 120 Linien gezeichnet und angehängt.

Links 120 Linien mit kleinerem Offset, mittig mit größerem und rechts 
ohne Offset.

Leider habe ich bisher keine Literatur/ Artikel o.ä. zu dem Thema 
gefunden.
Was denkt ihr, welcher Ansatz die besten Ergebnisse bringt?

Kennt ihr lesenswerte Artikel dazu, oder ein übliches Standardverfahren?

Bin für jeden Input zum Thema dankbar.

Otto

[Jobst M. (jobstens-de)]

Und zum drehenden Teller einen drehenden Linienlaser hinzu, welcher sich 
um einen Punkt relativ weit außen vom Teller um sich selbst dreht!?
Viele Daten, viel rechnen, mittelmäßiger Hardware-Aufwand.

Gruß

Jobst

[Tom (Gast)]

Otto schrieb:
> 3D-Laserscanners (Linenlaser +
> Kamera)

Meinst Du damit das Triangulationsverfahren a la DAVID, also kein LIDAR?
http://wiki.david-3d.com/scanning_without_panels_by_hal

[TuxDerFuchs (Gast)]

Spielt doch für die frage keine Rolle.

[Marc H. (marchorby)]

Jobst M. schrieb:
> Und zum drehenden Teller einen drehenden Linienlaser hinzu, welcher sich
> um einen Punkt relativ weit außen vom Teller um sich selbst dreht!?

Ich habe so etwas mit Beamer gesehen! Da kannst du das Scanmuster machen 
wie du möchtest.

[Otto (Gast)]

Jobst M. schrieb:
> Und zum drehenden Teller einen drehenden Linienlaser hinzu, welcher sich
> um einen Punkt relativ weit außen vom Teller um sich selbst dreht!?
> Viele Daten, viel rechnen, mittelmäßiger Hardware-Aufwand.

Nun, die zu scannende Fläche steht leider fest, der Scanner soll darüber 
positioniert werden. Trotzdem wäre eine zusätzliche Ablenkung des Lasers 
zu überlegen, danke.


Tom schrieb:
> Meinst Du damit das Triangulationsverfahren a la DAVID, also kein LIDAR?
> http://wiki.david-3d.com/scanning_without_panels_by_hal

Ich dachte an das Triangulationsverfahren.

Marc H. schrieb:
> Ich habe so etwas mit Beamer gesehen! Da kannst du das Scanmuster machen
> wie du möchtest.

Ja, das ist nochmal "was anderes". Ich habe inzwischen gesehen, dass es 
LED Beamer für 39€ gibt, allerdings mit nur 240x320px Auflösung und 
600lm.

Wenn man da etwas mehr ausgibt, ist das sicher auch ein interessanter 
Ansatz. Da muss ich mich aber noch einlesen.

[Sebastian S. (ziggu)]

Otto schrieb:
> Kennt ihr lesenswerte Artikel dazu, oder ein übliches Standardverfahren?

Ein übliches Verfahren der Lasertriangulation ist deine Variante A, zum 
Einsatz über Fördertechnik. (Mit dem Unterschied, dass sich nicht 
Laser+Kamera bewegen, sondern das Fördergut, aber das läuft ja relativ 
auf das gleiche hinaus)
Die Auflösung ist dann in erster Linie von der Kamera abhängig, in 
Bewegungsrichtung kannst du diese ja durch das Verhältnis von 
Aufnahmen/Zeit und relativer Bewegungsgeschwindigkeit einstellen.
Variiert werden dann vor allem die Winkel zwischen Kamera, Laser und 
Arbeitsebene, um je nach Anwendung "tote Winkel" zu vermeiden.
Ausserdem gibt es Aufbauten mit 2 Kameras und/oder 2 (evtl. 
verschiedenfarbigen) Lasern.
"Hügelige Landschaft" klingt aber ja so, als solltest du damit eher 
geringe Probleme haben.

Einen ähnlichen Ansatz gibt es übrigends auch über Verschattung, also 
ein Aufbau von oben nach unten mit: Lichtquelle-> "Schattenwerwerfer" -> 
Kamera, aber das verkompliziert natürlich den Bildverarbeitungs-Part 
etwas.

Falls du den Beamer-Gedanken weiter verfolgst, sind Zeit- und 
Farbcodierung Ansätze die du dir mal anschauen könntest. (Beleuchtete 
Zonen unterscheiden sich in Farbe, Struktur, Dicke, ggf. wird eine Folge 
verschiedener Strukturen projiziert) So ein Aufbau hätte natürlich den 
Vorteil, das du keine beweglichen Teile benötigst.