Komplexe Freiformerfassung am Beispiel einer großen freischwebenden Seifenblase

Robin Rofallski, Oliver Kahmen, Niklas Conen, Thomas Luhmann

Die Erfassung und Beschreibung von Freiformkörpern stellt eine besondere Herausforderung in der optischen 3D-Messtechnik dar. Häufig sind diese Körper taktil erfassbar, mit einer strukturierten Ober-fläche versehen und in ihrer Form über einen längeren Zeitraum konstant. Im Falle von Seifenblasen mit Volumina von mehreren Kubikmetern sind diese Eigenschaften nicht gegeben und bedürfen angepasster messtechnischer Verfahren. Dieser Beitrag behandelt die Erfassung und Volumenbestimmung einer ca. 5,0 m × 1,5 m × 1,5 m großen freischwebenden Seifenblase, die im Rahmen eines Weltrekordversuchs im Oktober 2017 ent-standen ist. Die Erfassung der länglichen Seifenblasenform geschieht mit drei – entlang der Blasenachsen – rechtwinklig zueinander ausgerichteten und synchronisierten Kameras. Über ein 3D-Referenzpunktfeld werden die Kamerabilder zunächst zueinander orientiert und anschließend mittels projektiver Entzerrung in das metrische Koordinatensystem zweier Ebenen überführt. Aus den entzerrten Silhouetten der Seifen-blase werden entlang der Längsachse in einem differenziell kleinen Intervall Ellipsen abgeleitet, die zur Volumenbestimmung integriert werden. Somit basiert das Verfahren auf Messung von Konturelementen.Der realisierte Versuchsaufbau ermöglichte eine Erfassung und Beschreibung von Seifenblasen mit bis zu 30 m³ Volumen. Prinzipiell ist das Verfahren für beliebige Volumina skalierbar sowie auf Körper mit ähnlich fragilen Eigenschaften übertragbar. Die erreichbare Genauigkeit beträgt ca. 5 % des Volumens.

Schlüsselwörter: Freiformkörpererfassung, Photogrammetrie, Optische 3D-Messtechnik, Konturerfassung, Freeform shape acquisition, photogrammetry, optical 3D metrology, multi camera analysis, contour acquisition
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