Demonstrator für die parallele optisch inkohärente Laufzeitmessung mit 3D-ortsauflösenden Photomischdetektoren (PMD) für die Integrierte 2D/3D-Geometrieprüfung und Szenenanalyse

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Rudolf Schwarte (†)
• Subject Area: Measurement Systems
• Term: from 1998 to 2002
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5123216

Ziel des Projektes ist der Aufbau eines modularen, von speziellen Anwendungen und Einsatzbereichen unabhängigen Gesamtsystems einer Sichtprüfung auf Basis der in den vergangenen Projektjahren erarbeiteten PMD-Technologie (Photomischdetektor). Ein Photomischdetektor ist ein optischer Detektor, der z.B. in CMOS-Technik ausgeführt ist, aus einem oder mehreren Detektorelementen bzw. Pixeln besteht und zusätzlich zur Strahlungsdetektion auch die Multiplikation mit einem Referenzsignal vornehmen kann. Die PMD-Technologie ermöglicht somit die halbleiterintegrierte Realisierung eines 2D/3D-Kamerasystems, das auf Basis der Laufzeitmessung pixelweise, d.h. parallel für eine Vielzahl optischer Abtastpunkte Prüfaufgaben in Echtzeit bewältigen kann. Ein solches Gesamtsystem besteht aus dem genannten PMD-Empfänger, einem aktiven modulierbaren Sender, der nicht kohärentes Licht aussenden muß, aus einer Ansteuer- und Auswerteelektronik sowie der zugehörigen Algorithmik, die aus den PMD-spezifischen Sensorrohdaten reale 3D-Datensätze erzeugt. Auf Basis der bereits erzielten Ergebnisse und des eindeutigen Nachweises der Funktionsfähigkeit dieser neuen Technik, müssen über die Optimierung hinaus weitere notwendige Systemintegrationen vorgenommen werden. Damit die von den PMD-Sensoren gelieferte ungewöhnlich hohe Meßwertauflösung (g/3500) voll ausgeschöpft werden kann, sind Systementwicklungen mit On-Chip Komponenten für die Ansteuer- und Auswerteelektronik vorzunehmen. Diese Systemintegration ermöglicht eine bislang unerreichte Störsicherheit und minimales Bauvolumen, so daß neue Einsatzbereiche erschlossen werden können, die konventionellen Systemlösungen bislang verschlossen blieben. Hierzu werden die für den Betrieb notwendigen Systembausteine, die z.Zt. noch durch Laborgeräte repräsentiert sind, schrittweise durch Hardwaremodule ersetzt und teilweise in On-Chip Komponenten überführt. Diese Vorgehensweise ermöglicht die Demonstration eines Gesamtsystems für die Sichtprüfung im zuverlässigen, schnellen und störungsfreien Betrieb unter üblichen industriellen Bedingungen.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 735: Automatische Sichtprüfung technischer Objekte
• Participating Person: Dr.-Ing. Klaus Hartmann