3D-Laser-Scanner Neuer 3D-Laser-Scanner bietet mehr Klarheit, Genauigkeit und Mobilität

Faro hat die Laser-Scanner-Familie Photon vorgestellt, welche die bewährten Systeme LS 880, 840 und 420 ersetzt. Gegenüber den Vorgänger-Modellen bieten der Photon 80 und Photon 20 insbesondere mehr Klarheit, Genauigkeit und Mobilität und eröffnen neue Möglichkeiten für Märkte, die eine sehr wirklichkeitsgetreue 3D-Bilderfassung fordern, z.B. im Anlagenbau.

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Zugegeben, eine Chemieanlage mag zwar nicht so schön sein wie eine barocke Schlosskirche, doch auch an diesem Beispiel lassen sich die Features des neuen Laser-Scanners von Faro eindrucksvoll zeigen. Sind es in der Kirche z.B. filigrane Stuckfiguren, die bis ins kleinste Detail abgebildet werden, so lassen sich in der Chemieanlage selbst eng begrenzte Roststellen auf Rohren ausmachen oder gar die Schriften auf Typenschildern entziffern.

Fakt ist: Das Laser-Scanning ist im modernen Anlagenbau längst nicht mehr wegzudenken. Virtual Engineering lautet das Zauberwort, womit sich ganze Anlagen im Computer als räumliches 3D-Modell darstellen lassen. Hierfür bedarf es einer ausgeklügelten Software, die jedoch zunächst einmal mit den entsprechenden Messwerten gefüttert werden muss. Für dieses Futter sorgt der Laser-Scanner, und je mehr Messpunkte er sammelt, umso höher ist die Genauigkeit. Ein besonders hungriger und dabei sehr schneller Punktesammler ist der neue Laser-Scanner Photon von Faro: ein tragbares computergestütztes Messgerät, das alle Dimensionen eines Objekts oder einer Fläche scannt, digital nachbildet und aufzeichnet und dabei etwas erzeugt, das wie eine Fotografie auf dem Computerbildschirm aussieht – aber in 3D. Die erfassten Daten können für ein digitales Modell für Reverse-Engineering, Qualitätssicherung, Inspektion, Vergleich von CAD und Bauteil, Fabrikplanung, Untersuchung und automatische Objekterkennung beim Modellieren verwendet werden.

Mit dem Photon lassen sich ganze Räume, große Produkte oder Außenanlagen innerhalb kürzester Zeit dreidimensional erfassen – ein Alleinstellungsmerkmal, wie Dr. Bernd-Dietmar Becker, Direktor Laser Scanner Marketing und Produktmanagement bei Faro betont. Bisher sei das LaserScanning auf kleinere Volumina und Objekte beschränkt gewesen: „Die Software, um auch große Objekte abzubilden, gibt es zwar schon lange, aber die Hochleistungshardware hat gefehlt.“

Ruck zuck einmal rund rum

Und so funktioniert’s: Der Laser-Scanner sendet einen Laserstrahl aus, der von der Oberfläche des erfassten Objektes reflektiert und vom Scanner wieder empfangen wird. Erfasst wird ein Messvolumen mit einem Kugelradius von bis zu 76,6 Metern. Über Distanz und Winkel wird die 3D-Position des reflektierenden Punktes ermittelt. So entsteht eine Punktwolke, die wiederum als dreidimensionales Bild dargestellt und bearbeitet werden kann. Die Bilder haben dabei eine extrem hohe Auflösung von bis zu 711 Millionen Pixel pro Scan.

Zu den wesentlichen technologischen Fortschritten gehören: dreifach geringeres Entfernungs- und Bildrauschen für mehr Klarheit, die Einführung einer kürzeren Scanzeit sowie eine höhere Empfindlichkeit für die bessere Erkennung von entfernten und dunkleren Objekten. Zudem bietet der Photon eine zweifach bessere Positionsgenauigkeit, eine vereinfachte und doch hochwertigere Farbüberlagerung sowie eine höhere Rotationsgeschwindigkeit des Spiegels. Als Zubehör gibt es u.a. einen neuen, hochauflösenden Farbträger und einen Griff für sicheres und einfaches Tragen. In Kombination mit der kompakten Power Base Battery scannt das System über sechs Stunden ununterbrochen.

„Wir freuen uns darauf, mit dem Photon eine Lösung für viele bisher nicht zu bearbeitende Anwendungen präsentieren zu können“. Becker wartet nun auf den breiten Einsatz des neuen Laser-Scanners.

Nachgefragt: „Es wird zukünftig immer mehr Speziallösungen geben“

Dr. Bernd-Dietmar Becker, Direktor Laser Scanner Marketing und Produktmanagement bei Faro, wagt für PROCESS den Blick in die Zukunft.

PROCESS: Herr Dr. Becker, der Photon stellt aktuell sicherlich den Benchmark auf dem Markt für 3D-Laser-Scanner dar. Doch werfen wir einen Blick voraus: Über welche Fähigkeiten werden die 3D-Laser-Scanner der Zukunft verfügen?

Dr. Becker: Generell ist klar, dass Qualität und Einfachheit der Aufnahmen steigen und das Volumen und Gewicht der Geräte noch weiter abnehmen werden. Darüber hinaus sehe ich mittelfristig eine klare Dreiteilung des Marktes in 1) professionelle 3D-Messdienstleister, 2) Laserscanning zur Qualitätssicherung, das in Produktionsprozesse fest integriert ist und 3) den semiprofessionellen Massenmarkt mit dem Anspruch, einfache und preisgünstige Geräte zu benutzen. Die erste Gruppe benötigt hierzu sehr mobile, stabile und hochqualitative Produkte, die vor allem die Effizienz der Dienstleistung sicherstellen. Der Bereich zur Qualitätssicherung wird vor allem eine sehr hohe Genauigkeit, geringes Rauschen, Unabhängigkeit von Umweltfaktoren sowie Zuverlässigkeit im täglichen Produktionseinsatz benötigen – dies alles jedoch bei möglichst niedrigen Kosten, da in der Regel eine größere Anzahl dieser Geräte eingesetzt werden muss. Der Markt der semiprofessionellen Anwendung, wie z.B. in Spielen, der Kunst und dem anspruchsvollen Konsumenten, wird klar nach Einfachheit, guter umfassender Systemleistung und eher geringeren Kosten fragen. Die heutigen 3D-Laser-Scanner-Hersteller müssen folglich sehr viel investieren oder sich letztendlich fragen, in welchem Sektor sie erfolgreich tätig sein wollen.

PROCESS: Gerade die Software-Seite bietet Laser-Scannern noch großes Potenzial. Welch Entwicklungen erwarten Sie in diesem Bereich?

Dr. Becker: Das ist absolut richtig! Schon heute besteht ein Laser-Scanner-Gesamtsystem zu 50 Prozent aus Software: Die Firmware im Gerät, die Steuerungs- und Verarbeitungssoftware beim Scannen sowie die Auswertungs- und Modellierungssoftware. In allen Bereichen geht es darum, mehr und gleichzeitig einfachere Softwareleistung zu bringen. Es wird immer mehr Speziallösungen für jeden differenzierten Anwendungsbereich geben, sodass der Anwender immer weniger zu tun hat und vor allem konsistente und zuverlässig hochwertige Ergebnisse erzielt werden. Die „Eine-für-Alle-Softwarelösung“ wird es nicht geben. Deshalb setzt Faro schon länger darauf, mit Partnern Speziallösungen für die einzelnen Industrien anzubieten. Zusätzlich wird die Software die „Intelligenz“ des Systems unterstützen müssen, sodass der Laser-Scanner bereits Kontextwissen über den Anwendungsfall hat und selbst das richtige Verhalten ausführt oder mindestens vorschlägt.

PROCESS: Sie führen – zunächst mit dem LS und nun mit dem Photon – seit rund drei Jahren 3D-Laser-Scanner für größere Objekte in Ihrem Produkt-Portfolio. Wie sehen Sie die Positionierung Ihres Systems im Wettbewerbsumfeld?

Dr. Becker: Faro ist mit den neuen Photon-Geräten, die nun auch schnelle, farbige 3D-Scans auf einfachste Art ermöglichen, sicher Innovationsführer. Der Wettbewerb ist aber in einem Hochtechnologiemarkt immer ernst zu nehmen. Andere Anbieter verwenden z.B. das Pulslaufzeitverfahren, das größere Reichweiten von bis zu zwei Kilometern erlaubt. Dieses Verfahren ist gegenüber unserem Phasen-differenzverfahren – ähnlich der Radartechnologie – bis zu 100-mal langsamer. Also muss der Kunde entscheiden, ob er 76 Meter Reichweite mit 120 000 Punkten pro Sekunde von Faro oder eine größere Reichweite in Verbindung mit einem wesentlich langsameren System mit dem Pulslaufzeitverfahren bevorzugt. Normalerweise definiert die Anwendung den Arbeitspunkt aus Reichweite und Geschwindigkeit. Wenn ich aber alle möglichen Anwendungen abdecken will, brauche ich möglicherweise Scanner aus beiden Technologien.

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