Das Messprinzip des 3D-Lichtschnittverfahrens

Beim Lichtschnittverfahren wird ein Laserstrahl über eine Linienoptik auf die Oberfläche des zu vermessenden Objektes abgebildet. Mit Hilfe der C3-Kamera wird ein Bild der Laserlinie unter dem Triangulationswinkel alpha aufgenommen.

Infolge dieser Triangulationsanordnung von Laser und Kamera führt jede Änderung der Oberflächengestalt unterhalb der Laserlinie zu einer definierten Auslenkung der Laserlinie im Kamerabild. Aufgabe der C3-Kamera ist es mit maximaler Geschwindigkeit und Präzision die Position der Laserlinie zu bestimmen und auszugeben.

Im Folgenden sollen einige typische Lichtschnittanordnungen aufgezeigt werden. Für die angegebene Approximation der Höhenauflösung soll die folgende Nomenklatur verwendet werden:
dX= Auflösung entlang der Laserlinie ,
dY= Auflösung senkrecht zur Laserlinie (in Bewegungsrichtung des Objektes oder der Kamera) ,
dZ= Auflösung in der Höhenrichtung.

 

Der Laser steht senkrecht zur Oberfläche und die Kamera ist um den Triangulationswinkel alpha gedreht. Die Höhenauflösung kann approximiert werden mit: dZ = dX / sin(alpha).

Die Kamera steht senkrecht zur Oberfläche und der Laser ist um den Triangulationswinkel alpha gedreht. Die Höhenauflösung kann approximiert werden mit: dZ = dX / tan(alpha).

Die Kamera ist um den Winkel alpha zur Oberflächennormale gedreht und der Laser um den Winkel beta entgegengesetzt zur Oberflächennormale gedreht. 
Die Höhenauflösung kann approximiert werden mit: dZ = dX * cos(beta) / sin(alpha + beta), wenn alpha=beta (direkter Reflex) vereinfacht sich die Approximation zu: dZ = dX / 2*sin(alpha)

Der Triagulationswinkel ist alpha, wobei der Laser um den Winkel beta zur Oberflächennormale gedreht ist. Die Höhenauflösung kann approximiert werden mit: dZ = dX * cos(beta) / sin(alpha - beta.