Lasertriangulation: Von der Laserlinie zum Höhenprofil
Bei der Lasertriangulation wird eine Laserlinie auf ein Objekt projiziert und deren Reflexion in einem bestimmten Winkel auf einem CMOS-Detektor erfasst. Betrachtet man eine Pixelsäule auf dem CMOS-Detektor, so bildet die Lichtintensität eine Gaußsche Kurve (mit einem Spitzenwert).
Im Sensor stehen vier wählbare Algorithmen zur Verfügung, um diese Kurve der Reflexionsdaten in Höhen- oder Positionsdaten umzuwandeln. Die aus einem einzelnen Bild berechneten Positionen der Laserlinien werden als Profil bezeichnet und stellen einen Querschnitt des Zielobjekts dar. Durch die Bewegung entweder des Sensors oder des Objekts werden mehrere Höhenprofile erfasst, um eine vollständige 3D-Darstellung des Objekts zu erstellen.
Modus „Maximales Intensitätsprofil“ (MAX)
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Der Positionswert des Maximalpunkts (𝑃MAX)
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Der maximale Strom wert (𝐼MAX)
Die Position wird pixelgenau bestimmt (z. B. reicht der Bereich bei 3072 Zeilen von 0 bis 3071 Pixel, was einer Auflösung von 12 Bit entspricht). Liegen mehrere lokale Maxima vor (z. B. aufgrund von Intensitätssättigung), wird die Position des zuerst erkannten Maximums output. Intensitätssättigung lässt sich durch den Einsatz zusätzlicher Sensorfunktionen vermeiden.
Schwellenwertmodus (TRSH)
In diesem Algorithmusmodus werden die Positionen der linken (𝑃𝐿) und rechten (𝑃𝑅) Kante des Laserstrahlprofils anhand eines festgelegten Intensitätsschwellenwerts ermittelt.
Die Endposition der Laserlinie wird als Durchschnittswert berechnet:
𝑃TRSH = (𝑃𝐿 + 𝑃𝑅)²Schwerpunktmodus (COG)
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Die Position des linken Randes (𝑃𝐿) des Laserstrahlprofils bei einer bestimmten Intensitätsschwelle.
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Die Summe der Intensitätswerte (𝐼𝑆): 𝐼𝑆 = ∑𝐼𝑝
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Das Moment erster Ordnung (𝑀𝑆): 𝑀𝑆 = ∑(𝐼𝑝 × 𝑃)
Der Positionswert der Laserlinie (Schwerpunkt des Strahlprofils) ergibt sich dann aus:
𝑃𝐶𝑂𝐺 = 𝑃𝐿 + 𝑀𝑆𝐼𝑆
Dieser Algorithmus erzielt eine hohe Subpixel-Genauigkeit, und die durchschnittliche Intensität des Laserstrahls lässt sich zudem berechnen, indem die Intensitätssumme (𝐼𝑆) durch die Linienbreite normiert wird.
FIR-Peak-Modus (FIRPeak)
Dieser Modus berechnet die erste Ableitung der Intensitäts-Gaußkurve des Laserstrahlprofils.
Der Nulldurchgang der ersten Ableitung wird output Subpixelgenauigkeit erkannt und output . Für einen effektiven Betrieb dieser Methode sind zwei Schwellenwerte erforderlich.
