Vergleich von modellfreier und modellbasierter Kalibrierung eines Lichtschnittsensors mit allgemeiner applikationsspezifischer Beleuchtungsoptik

Auf der letztjährigen DGaO-Tagung stellten wir eine modellfreie Kalibrierung eines miniaturisierten Lichtschnittsensors vor. Der Vorteil dieses auf einen Ansatz der OSMIN-Gruppe der Universität Erlangen zurückgehenden Verfahrens war, dass die Kamera als physikalische Invariante des Aufbaus (bei wechselnden Beleuchtungsoptiken) als Kalibrierwerkzeug für den gesamten Sensor eingesetzt werden konnte. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, dass aufgrund der dort verwendeten allgemeinen Kalibrierfunktion Vorwissen über die – durchaus komplexe – additiv gefertigte Beleuchtungsoptik nicht in den Kalibrierprozess mit einfließen kann. Aus diesem Grund wird in diesem Beitrag im Vergleich eine modellbasierte Kalibrierung betrachtet. Die Modellierung der Beleuchtungsoptik beruht dabei auf CAD-Daten des Optik-Designs und erfolgt in Form einer allgemeinen Lichtfläche im Raum. Dieser Ansatz hat das Potenzial, Vorwissen über Eigenschaften der Beleuchtungsoptik – z.B. aus der Schichtstruktur des 3D-Druckprozesses – in die Kalibrierung mit einfließen zu lassen, und so die Genauigkeit zu verbessern. Beide Verfahren werden gegenübergestellt und sowohl theoretisch als auch experimentell verglichen.