ROSE3D - Robust and Safe 3D Camera System

Die technische Machbarkeit von 3D ToF-Kameras wurden erstmals um die Jahrtausendwende nachgewiesen, und seit 10 Jahren halten sie zunehmend in der Automatisierungstechnik Einzug. Der technologische, kommerzielle Durchbruch findet seit 3 Jahren mit dem Einzug in mobile Endgeräte statt. Trotz großer Anwendungspotentiale der bestehenden Technologie existieren Limitationen im angestrebten Einsatzbereich (Sonnenlicht ist kritisch), der Reichweite, der Aufnahmegeschwindigkeit und in spezifischen Messfehlern, die bei Mehrfachreflexionen innerhalb der Szene auftreten können. Vor allem für Anwendungen mit Sicherheitsbezug, wie die sichere Bereichsüberwachung von Fertigungsrobotern oder die Sensorik für fahrerlose Transportsysteme verhindern die heutigen technischen Limitationen noch den breiten Einsatz optischer 3D ToF-Kameras. 
Während sich aktuelle kommerzielle Entwicklungen vor allem der Miniaturisierung für den Einsatz in Smartphones widmen und dazu Innovationen im ToF Bildsensor adressieren, soll im Mittelpunkt dieses Projektes eine neuartige Beleuchtung stehen. Diese könnte die Szene, anders als im Stand der Technik, nicht homogen, sondern örtlich moduliert ausleuchten. Damit entsteht die Möglichkeit einer lokalen Reichweitenerhöhung und zudem das Potential einer redundanten Datenauswertung von Triangulationsinformationen. 
An der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg steht seit 2022 ein moderner Two-Photon-Polymerization Drucker (TPP) zur Verfügung, mit dem Nano- und Makrooptiken gedruckt werden können. Das erlaubt uns beispielsweise die Entwicklung und Fertigung diffraktiver und holografische optischer Elemente (DOEs, HOEs). Diese können dazu genutzt werden, das Intensitätsprofil einer Laserbeleuchtung (z.B. VCSEL Arrays) so zu modifizieren, dass Objektivvignettierungen ausgeglichen, oder dass Bildbereiche von besonderem Interesse gezielt ausgeleuchtet werden. Zusammen mit kommerziell verfügbaren ToF-Bildsensoren werden wir innovative Strahlprofile entwickeln, mit denen gleichzeitig eine Laufzeitauswertung sowie eine Triangulationsauswertung ermöglicht wird. 
Das aktuelle Vorhaben schafft neue, zuverlässige Lösungen für eine sichere Sensorik, die Menschen im Alltag und Berufsleben schützen kann (Sicherheitsanwendungen in der Fertigung, Kollisionsvermeidung von Fahrzeugen).