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tm - Technisches Messen

Plattform für Methoden, Systeme und Anwendungen der Messtechnik

[TM - Technical Measurement: A Platform for Methods, Systems, and Applications of Measurement Technology
]

Editor-in-Chief: Puente León, Fernando / Zagar, Bernhard


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ISSN
2196-7113
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Volume 81, Issue 2

Issues

Quasistatisch-resonanter Mikroscanner zur adaptiven Auflösungssteuerung einer 3D ToF-Kamera

Quasi-static microscanner with linearized scanning for an adaptive 3D-lasercamera

Thilo Sandner / Thomas Grasshoff / Richard Schrödter / Markus Schwarzenberg
Published Online: 2014-01-31 | DOI: https://doi.org/10.1515/teme-2014-1013

Zusammenfassung

Um zukünftig eine aktive, teilautonome Interaktion von Robotern mit ihrer Umgebung zu gewährleisten, werden neuartige 3D-Sensoren benötigt, die eine hinreichend genaue Erfassung ihrer Umgebung in Echtzeit ermöglichen und sich durch hohe Robustheit und Miniaturisierung auszeichnen. Laserscanner ermöglichen zwar eine präzise und robuste Entfernungsmessung über große Entfernungen sind aber bzgl. ihrer Messrate auf etwa 1 MVoxel/s begrenzt. In diesem Beitrag wird eine neuartige MEMS basierte 3D-Kamera vorgestellt, die durch den Einsatz von quasistatisch-resonanten Mikroscannern eine schnelle und situationsbezogene Steuerung der Scanbewegung und somit in Analogie zum menschlichen Auge eine adaptive Anpassung der räumlichen Auflösung im Scanbereich ermöglicht.

Abstract

With the further development of service robots, their functionalities are extended and therefore they can fulfill more sophisticated tasks (e.g. in the fields of maintenance, security, health care, entertainment and personal assistance). Therefore novel 3D measuring systems are required to achieve real-time 3D data. This article is related to the novel adaptive 3D sensor system TACO with real 3D foveation properties, endowing service robots with a higher level of real time affordance perception and interaction capabilities with respect to everyday objects and environments. The adaptive sensor properties are realized by a novel micro scanning mirror with quasi-static resonant actuation, which is the focus of this article.

Schlagwörter: Mikroscannerspiegel; 3D Kamera; Pulslaufzeit-Entfernungsmessung; 3D-Laserscanner; Robotik

Keywords: Optical MEMS; micro scanning mirror; 3D sensing; ToF time-of-flight distance measurement; robotics

About the article

Thilo Sandner

Thilo Sandner studierte Elektrotechnik an der Technischen Universität in Dresden. Er promovierte 2003 an der Professur für Festkörperelektronik der TU Dresden. Seit März 2003 arbeitet er als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IPMS, wo er seit Mai 2004 die Vorentwicklung für mikromechanische Scanner leitet. Sein Hauptarbeitsgebiet ist die Erforschung und Entwicklung neuartiger mikrooptomechanischer Bauelemente und Systeme, sowie die Erschliessung neuer Anwendungsgebiete für MOEMS.

Fraunhofer Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS), Maria-Reiche Strasse 2, 01109 Dresden, Deutschland, Tel.: +49-351-8823152, Fax: +49-351-8823266

Thomas Grasshoff

Thomas Grasshoff studierte Mikrosystemtechnik an der Fachhochschule Berlin. Er ist seit seinem Diplom im September 2005 als technischer Mitarbeiter am Fraunhofer IPMS tätig. Sein Arbeitsgebiet umfasst den Bauelemententwurf von neuartigen Mikroscannern, wobei der Schwerpunkt auf der FEM-Simulation multiphysikalischer Domänen liegt.

Fraunhofer Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS), Maria-Reiche Strasse 2, 01109 Dresden, Deutschland, Tel.: +49-351-8823211, Fax: +49-351-8823266

Richard Schrödter

Richard Schrödter studierte Mechatronik an der Technischen Universität Dresden und erhielt im Januar 2013 sein Diplom zur Thematik der Bewegungssteuerung mikromechanischer Scannerspiegel, das er am Fraunhofer IPMS bearbeitet. Seit Februar 2013 ist er als Doktorant am IPMS tätig. Sein Arbeitsschwerpunkt bildet die Steuerung und Regelung quasistatischer Mikroscannerspiegel.

Fraunhofer Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS), Maria-Reiche Strasse 2, 01109 Dresden, Deutschland, Tel.: +49-351-8823196, Fax: +49-351-8823266

Markus Schwarzenberg

Markus Schwarzenberg studierte Informationstechnik an der Technischen Universität Dresden. Nach seinem Diplom ist er seit 1996 als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IPMS tätig. Er promovierte 2000 an der Fakultät Elektrotechnik der TU-Dresden. Sein Arbeitsschwerpunkt liegt auf dem Gebiet der Softwareentwicklung, der Signal- und Bildverabeitung, sowie dem Systementwurf elektronischer Ansteuerungen für mikromechanische Bauelemente.

Fraunhofer Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS), Maria-Reiche Strasse 2, 01109 Dresden, Deutschland, Tel.: +49-351-8823294, Fax: +49-351-8823266


Published Online: 2014-01-31

Published in Print: 2014-02-28


Citation Information: tm – Technisches Messen, Volume 81, Issue 2, Pages 51–61, ISSN (Online) 2196-7113, ISSN (Print) 0171-8096, DOI: https://doi.org/10.1515/teme-2014-1013.

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