3D-Modellierer (2006–2017)

The DLR 3D-Modeler — Credit:
DLR (CC-BY 3.0)
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Der multisensorielle DLR 3D-Modellierer ist ein Gerät für die fotorealistische 3D-Modellierung von Umgebungen in Echtzeit.
Im Jahr 2006 wurde der DLR 3D-Modellierer erstmals der Öffentlichkeit präsentiert.

Technische Daten


Größe:	17 cm × 20 cm × 11 cm
Gewicht:	850 g
Sensorik:	Stereo-Kamera Dual LSP Contact Probe (optional) inertiale Messeinheit (optional) Infrarot-Tracking-System (external, optional)
Kommunikation:	Ethernet über FireWire
Arbeitsraum:	50 mm – 2000 mm Abstand 270°–30°, abhängig vom Abstand
Besonderheiten:	Tragbar oder auf Referenzsystem montierbar Nutzbar zum visuellen Pose-Tracking mittels Software

Systembeschreibung

Der multisensorielle DLR 3D-Modellierer wurde entwickelt, um verschiedene Sensorprinzipien und Arten der Datenfusion zur Erstellung fotorealistischer 3D-Modelle zu untersuchen. Der Modellierer kann handgeführt oder automatisiert an einem Roboter eingesetzt werden. Ein Roboter ist dadurch in der Lage, ein fotorealistisches Modell seiner Umgebung zu generieren, indem er mit seinem Endeffektor verschiedene Sensoren bewegt (Hand-Auge-System).

Potenzielle Einsatzgebiete des 3D-Modellierers sind etwa Industrierobotik, Erhaltung kulturellen Erbes, Industriedesign, virtuelle Realität und Medizintechnik.

Der 3D-Modellierer besteht aus einem Kernmodul und applikationsspezifischen Erweiterungen. Das Kernmodul besteht aus zwei digitalen Kameras, einem miniaturisierten rotierendem Laserscanner sowie zwei Linienlasermodulen. Zudem ist ein Farbdisplay und ein Computer eingebaut, der interne Berechnungen ermöglicht. Der Modellierer kann über eine Schnellwechselkupplung mit einem Handgriff mit verschiedenen Tasten verbunden werden. Seitliche Marker sind auf die gleiche Weise optional zu befestigen, um optisches IR-Tracking zu ermöglichen. Alternativ kann eine Inertialmesseinheit (IMU) angebracht werden.

Komponenten

Drei identische, spielfreie mechanische Kupplungen ermöglichen schnellen und einfachen Austausch aller Komponenten. Der Modellierer kann per Hand oder ferngesteuert bedient werden. Das Display zusammen mit dem Handgriff ermöglicht menügesteuerten Zugriff.

Lageschätzung

IR-reflektierende Marker können am DLR 3D-Modellierer angebracht werden, um berührungsloses Lagetracking zu ermöglichen, ohne dass es eines Roboterarmes oder eines externes Positionierungssystems wie z.B. dem FaroArm bedarf.

Veröffentlichungen

Veröffentlichungen, die im Zusammenhang mit dem DLR 3D-Modellierer stehen.

3D-Scanvorgang im handgeführten Betrieb
Im handgeführten Betrieb kann man intuitiv und einfach dreidimensionale Modelle von Objekten erzeugen.
Bild: 1/3, Credit:
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Verwendung des 3D-Modellierers als Teil des Kopfes eines humanoiden Roboters
Der Modellierer kann als Teil des Kopfes eines humanoiden Roboters wie Rollin' Justin eingesetzt werden, um ihm die Möglichkeit zu geben, seine Umgebung visuell wahrzunehmen.
Bild: 2/3, Credit:
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Der handgeführte DLR 3D-Modellierer
Der Modellierer ermöglicht ein optisches Tracking im Infrarotbereich.
Bild: 3/3, Credit:
DLR (CC-BY 3.0)
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Ausgewählte Publikationen

K. H. Strobl, E. Mair, T. Bodenmüller, S. Kielhöfer, T. Wüsthoff, and M. Suppa. Portable 3-D Modeling using Visual Pose Tracking. Computers in Industry, Volume 99, August 2018, pp. 53-68, ISSN 0166-3615, https://doi.org/10.1016/j.compind.2018.03.009.
K. H. Strobl. Loop Closing for Visual Pose Tracking during Close-Range 3-D Modeling. In G. Bebis et al. (Eds.): ISVC 2014, Part I, LNCS 8887, pp. 390--401. Springer International Publishing Switzerland (2014).
K. H. Strobl, E. Mair, and G. Hirzinger. Image-Based Pose Estimation for 3-D Modeling in Rapid, Hand-Held Motion. Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 2011), Shanghai, China, pp. 2593-2600, May 2011.
K. H. Strobl, E. Mair, T. Bodenmüller, S. Kielhöfer, W. Sepp, M. Suppa, D. Burschka, and G. Hirzinger. The Self-Referenced DLR 3D-Modeler. Proceedings of the IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2009), St. Louis, MO, USA, pp. 21-28, October 2009, best paper finalist.
M. Suppa, S. Kielhöfer, J. Langwald, F. Hacker, K. H. Strobl, and G. Hirzinger. The 3D-Modeller: A Multi-Purpose Vision Platform. Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 2007), Rome, Italy, 2007.
K. H. Strobl, W. Sepp, E. Wahl, T. Bodenmüller, M. Suppa, J. F. Seara, and G. Hirzinger. The DLR Multisensory Hand-Guided Device: The Laser Stripe Profiler. Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 2014), pp. 1927-1932, New Orleans, Louisiana, USA, April 26 - May 1, 2004.
M. Suppa and G. Hirzinger. A Novel System Approach to Multisensory Data Acquisition. Intelligent Autonomous Systems 8 (IAS-8), pp. 996-1004, Amsterdam, March 10-13, 2004.

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