Wir müssen uns zunutze machen, die dreidimensionale Gestalt zu sehen.

Dass wir das im täglichen Leben so gut können, das liegt daran, dass unser Gehirn natürlich

a priori Wissen hat.

Wir haben alle Erfahrungen und das arbeitet sehr schnell und parallel.

Und deswegen muss man auch unbedingt sagen, was hier unten sichtbar ist, auf der letzten

Zeile, wo ist meine Maus, da, das Auge und das Gehirn sind mehr als eine Fernsehkamera

und ein Computer.

Warum also optische 3D Sensoren, wenn das alles schon so gut geht?

Nun, das liegt im Wesentlichen daran, dass erstens die Industrie oder auch viele andere

Leute, Mediziner, die wollen etwas über die dreidimensionale Gestalt der Objekte wissen.

Und diese dreidimensionale Gestalt erscheint uns mit dem visuellen Sinn immer anders,

je nachdem, ob es Licht von links oder von rechts kommt.

Aber die 3D Sensoren liefern Daten, die sind unabhängig von Beleuchtung, Farbe, Glanz,

Verschmutzung, Verschiebung, Rotation.

Ein Zylinder ist ein Zylinder, egal wie der im Raum liegt.

Wie arbeiten nun solche Sensoren?

Da gehen wir ganz kurz durch.

Ich denke, die meisten von Ihnen wissen, wie unser Gesichtssinn dreidimensional sieht.

Wir nennen das Stereosehen und das beruht im Wesentlichen darauf, dass das rechte Auge

ein bisschen ein anderes Bild sieht als das linke Auge.

Und diese kleine Verschiebung, diese kleine Abstandsverschiebung hier zwischen dem linken

und dem rechten Auge, daraus errechnet unser Hirn die Form dieses Gegenstandes.

Das geht aber nur so lange, wie Struktur auf dem Gegenstand ist.

Eine weiße Wand könnten wir so nicht, wir könnten nicht die Entfernung schätzen.

Und wir haben ein großes Problem, man nennt das das Korrespondenzproblem, man muss nämlich

wissen, dass dieser Punkt, nennen wir ihn 1, 2 Strich, genau der gleiche ist der hier,

der gehört zum gleichen Objektpunkt wie der Punkt 1 Strich.

Also wir müssen wissen, welcher Punkt ist das denn eigentlich?

Und das ist sehr aufwendig und durchaus nur mit großem Rechenaufwand zu lösen.

Die Techniker helfen sich da, indem sie sagen, wir vermeiden das Korrespondenzproblem, indem

wir einen Laser auf das Objekt schießen, hier einen Punkt projizieren, da gibt es überhaupt

nur einen, da gibt es gar keinen anderen, dann ist es einfach.

Und dann beobachten wir diesen Punkt und dann sehen wir den hier hinten auf dem Empfänger.

Und wenn sich das Objekt um die Strecke Delta Z verschiebt, in der Z-Richtung, also im Abstand,

dann verschiebt sich das Bild hier hinten um die Strecke Delta X, hier in dieser lateralen

Richtung und daraus können wir das ausrechnen.

Das ist sehr einfach und flexibel, man kann viele solche Sensoren kaufen, aber Achtung,

es gibt Probleme dabei, man hat ja diesen Triangulationswinkel, man kann also zum Beispiel

in Bohrungen nicht hineinschauen, weil wir beobachten und beleuchten unter verschiedenen

Winkeln, es gibt Abschattung und es gibt vor allen Dingen Laser Speckle, da werde ich

noch darauf zurückkommen.

Eine andere Methode, eine sehr wichtige Methode ist die Laufzeitmessung, also Licht fällt

hier durch einen Teilerspiegel auf das Objekt, kommt zurück, geht über den Teilerspiegel

auf einen Empfänger und als Referenz, sozusagen als Uhr, lassen wir Licht hier teilweise

reflektieren auf den Referenzspiegel, den man sehr genau kennt, sehr eben und das Licht

geht wieder auch auf den Empfänger.

Und immer, wenn diese beiden Wege gleich sind, dann gibt es hier spezielle Signale, Interferenzsignale

oder wenn sie sehr nah dabei sind, weil die Lichtfrequenz so hoch ist, 10 hoch 15 Hertz,

das ist eine extrem genaue Uhr, wir können also die Weglängen hier messen und zwar mit

einer Genauigkeit von einem Atomdurchmesser, das ist ungeheuer genau, der Nachteil ist,