Fraunhofer IPMS entwickelt Scantechnologie für 3D-Kameras Scannerspiegel schärfen Roboteraugen – KEM
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Scannerspiegel schärfen Roboteraugen

Fraunhofer IPMS entwickelt Scantechnologie für 3D-Kameras
Scannerspiegel schärfen Roboteraugen

Optischer Scankopf mit integriertem MEMS Scannerspiegel-Array
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Die neuartige LinScan-Scannertechnolgie des Fraunhofer IPMS macht es möglich, bei der Aufnahme von Bildinformationen schnell zwischen Zielpositionen zu wechseln und die Geschwindigkeit des Scanvorgangs dynamisch anzupassen. So ausgestattete 3D-Kameras bieten höhere Auflösung und könnten Roboter der nächsten Generation dazu verhelfen, ihre Umgebung besser zu verstehen und schärfer zu sehen.

„Mit der LinScan-Scannerarchitektur bietet das Fraunhofer IPMS eine Scantechnologie für 3D-Kameras, die potenziell das menschliche Visualisierungssystem imitiert“, sagt Thilo Sandner, Chefentwickler am Fraunhofer IPMS und erklärt: „LinScan befähigt den Roboter dazu, sein Umfeld abzusuchen und interessante Objekte mit größerer Genauigkeit aufzulösen“.
Das LinScan-Bauteilkonzept steht für zweidimensional bewegliche, monolithische MEMS-Scannerspiegel. Sie kombinieren einen resonanten Antrieb mit definierter Frequenz in der schnellen horizontalen Achse mit einer variablen quasi-statischen Auslenkung auf der vertikalen Achse. Dies ermöglicht eine Bildaufnahme mit flexibler Abtastgeschwindigkeit und somit ein Scannen mit angepasster Auflösung.
LinScan baut auf der am Fraunhofer IPMS für resonante Mikroscanner entwickelten Fertigungstechnologie auf. Die Bauelemente werden im Mikrosystemreinraum des Fraunhofer IPMS in einem volumenmikromechanischen Fertigungsprozess hergestellt. Alle mechanischen Komponenten entstehen als zweidimensionale Strukturen in einer Schicht aus einkristallinem Silizium. In einem Waferbondprozess mit einem zweiten strukturierten Silizium-Wafer werden die vertikalen Kammelektroden durch Vorauslenkung aus dem Substrat und anschließende Fixierung durch den Waferbond hergestellt. Die vertikalen Elektroden werden hierbei durch mechanische Festkörpermechanismen geführt, von Fertigungstoleranzen ausreichend mechanisch entkoppelt und so exakt zueinander ausgerichtet. Das Bauteilkonzept ist in hohem Maße flexibel und die Realisierung eines breiten Spektrums von Bauteil-Eigenschaften ist möglich.
Erste Umsetzung in einer adaptiven 3D-Kamera
Um das Prinzip der Foveation, also das grobe Absuchen nach im Sichtfeld auftauchenden Objekten, das Erkennen der gesuchten Objekte sowie die Aufnahme dieser Objekte mit deutlich größerer Auflösung in einem Kamerasystem für Sicherheitsanwendungen und Robotik umzusetzen, hat sich das Fraunhofer IPMS im Rahmen des Europäischen Verbundforschungsprojektes »TACO« mit vier weiteren Forschungseinrichtungen und zwei Industrieunternehmen zusammengetan. Gemeinsam arbeiten die Partner daran, die LinScan-Scannertechnik mit einer dreidimensionalen Objektvermessung basierend auf einer Laufzeitmessung (Time-of-Flight – TOF) sowie Software zur ultraschnellen Objekterfassung und zur Steigerung des Umweltverständnisses in einem neuartigen Kamerasystem zu kombinieren.
Fraunhofer IPMS, Tel. 0351 8823-201, E-Mail: Michael. scholles@ipms.fraunhofer.de
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