Einführung in die xTool Snapshot-Vorschau per Handy

Im Bereich der Laserbearbeitung kann schon ein Fehler von nur 1 mm ein Kunstwerk ruinieren. Zwar ermöglichen herkömmliche Modelle mit eingebauter Kamera eine visuelle Positionierung, doch aufgrund geringer Auflösung und Bildverzerrung durch die feste Montage liegt der tatsächliche Bearbeitungsfehler oft bei 2–6 mm. Dank der Snapshot-Vorschau per Handy konnten wir den Fehler nun auf 0,2 mm senken – ein Durchbruch bei der Positioniergenauigkeit.

Warum eine eingebaute Einzelkamera Grenzen bei der Genauigkeit hat

Durch die Rekonstruktion der idealen Draufsicht des zu bearbeitenden Objekts kann die Kamera unsichtbar alle Maßinformationen erfassen.

Anhand der Draufsicht im Bild kannst du direkt in der Software auf dem Computer die Größen- und Positionsunterschiede zwischen dem Bearbeitungsziel und dem tatsächlichen Objekt erkennen. In diesem Fall ist eine Vorab-Vorschau des Ergebnisses möglich, was ein besonders intuitives Erlebnis bietet.

Allerdings können unebene Objekte zu Bildverzerrungen der Kamera führen. Die Kameraansicht bietet nur eine zweidimensionale Darstellung, während sich auf der Gravurfläche ein dreidimensionales Objekt befindet. Dadurch können Ungenauigkeiten entstehen – insbesondere in gekrümmten Bereichen.

Liegen Pixel außerhalb der „erwarteten Höhe“ (die Kamera rekonstruiert das Bild basierend auf einer bestimmten Höhe), führt ein Fehlverständnis der Position dieser Pixel ebenfalls zu deutlichen Fehlern.

Wenn die Kamera an einer festen Position am Gerät montiert ist, treten folgende Probleme auf:

• Erzwungene perspektivische Verzerrung: Eine unebene Objektoberfläche kann Bildverzerrungen verursachen, was zu Fehlern führt. Zum Beispiel können Bilder aus einem 45°-Winkel trapezförmig verzerrt sein – mit einem Randfehler von bis zu 1,5 mm.
• Höhenempfindlichkeit: Modellierungsfehler entstehen durch falsche Einschätzung des Höhenverhältnisses zwischen Kamera und Bearbeitungsfläche. Ist die Kamera z. B. 30 cm über der Fläche, führt jede Höhenänderung von 1 cm zu einem Positionsfehler von 0,3 mm.
• Störungen durch reflektierende Materialien: Reflektierende Materialien wie Metall führen häufig zu einer Verschiebung der Schlüsselpunkterkennung.
• Niedrige Pixelqualität: Das visuelle Ausrichtungssystem kann durch Lichtverhältnisse und Bildqualität beeinträchtigt werden, was die Ausrichtungsgenauigkeit verringert.

Daher sind Lasermaschinen mit eingebauter Einzelkamera nicht für Anwendungen geeignet, die hohe Präzision erfordern.

Trapezoidal distortion of built-in single-camera

Die Kerntechnologie der Snapshot-Vorschau per Handy

Die Snapshot-Vorschau per Handy bezeichnet die Funktion, den Hintergrund über die HD-Kamera von Smartphones, Tablets und anderen Geräten zu erfassen und zu verarbeiten, um ein visuelles Bearbeitungserlebnis zu ermöglichen. Dabei wird das Bild des Arbeitsbereichs vom Handy erfasst und mithilfe von Verzerrungskorrektur und Perspektiventransformation ein hochauflösendes, verzerrungsfreies Bild erzeugt, bei dem die Pixelkoordinaten exakt mit den tatsächlichen Laserkoordinaten übereinstimmen.

Ablauf

Schritt 1: Verbinde das xTool-Gerät mit deinem Handy oder Tablet.

Schritt 2: Tippe auf die Funktion „Snapshot-Vorschau“.

Schritt 3: Richte die Grundplatte aus und mache die benötigten Fotos.

Schritt 4: Vorschau anzeigen und bearbeiten.

Du kannst das Bild direkt auf dem Handy oder Tablet in der Vorschau anzeigen und bearbeiten.

Wenn du es am PC bearbeiten möchtest, scanne beim ersten Mal den QR-Code auf dem PC (nur beim ersten Mal erforderlich, danach automatische Synchronisierung) und führe dann die Vorschau und Bearbeitung am PC durch.

Prinzip

1. Kameraverzerrung korrigieren.

2.Mittelpunktkoordinaten des „Stickers“ erkennen.

3. Perspektive des Bildes begradigen und Arbeitsbereich bearbeiten.

4. Das Bild wird in der Software angezeigt.

Doppelte Kalibrierung

Prinzip

Zuerst wird die Kamera kalibriert, um Kameraparameter und Verzerrungskoeffizienten zu erhalten. Danach wird das Bild korrigiert und die Sticker-Koordinaten angepasst.

Ablauf

Hinweis: Der Laserkopf selbst muss zuerst kalibriert werden

Schritt 1: Graviere das Muster aus Rasterpunkten.

Schritt 2: Nimm Videos aus mehreren Blickwinkeln auf (20 Sekunden lang, mit fest eingestellter Brennweite erforderlich).

Schritt 3: Kalibrierung abgeschlossen.

M1 Ultra Test

Testmethode

Führe einen Genauigkeitstest mit doppelter Kalibrierung an zwei M1 Ultra-Geräten durch – mit zwei Laserköpfen und fünf Smartphones. Nach der doppelten Kalibrierung: Miss den Abstand, graviere ein Rasterpunktmuster, mache Fotos zur Ausrichtung und prüfe, ob die Punkte im korrigierten Bild exakt mit den Bearbeitungselementen übereinstimmen. Wenn eine Abweichung festgestellt wird, miss sie mit dem Lineal in xTool Creative Space und protokolliere die Ergebnisse.

Testergebnis

Insgesamt wurden 100 Datensätze getestet, davon hatten 90 einen Vollbildfehler von weniger als 0,2 mm, und bei 10 lag der Punktfehler über 0,2 mm – alle im Rand- und Eckbereich verteilt. Diese Chargenverifizierung bestätigt, dass die Funktion eine Fotoausrichtungsgenauigkeit von 0,2 mm in 90 % des Bereichs und einen Vollbildfehler von 0,5 mm erreichen kann.

Datenquelle: xTool-Labor, Testbericht November 2024 (Testgerät: xTool M1 Ultra)

Bei guter doppelter Kalibrierung und geeignetem Kamerawinkel liegt der Vollbildfehler bei der Snapshot-Ausrichtung auf dünnem Material innerhalb von ±0,2 mm. Aufgrund der Begrenzungen der Kamerakalibrierung ist die Korrekturwirkung an den Bildrändern jedoch nicht ideal. Daher stellt der Algorithmus hohe Anforderungen an die Sticker-Positionen im Kalibrierungsbild und im Kameraausrichtungsbild sowie an den Aufnahmewinkel. Der Sticker sollte nicht zu nah an den oberen, unteren, linken oder rechten Rand gesetzt werden, und der Aufnahmewinkel muss parallel sein.

Die genauen Anforderungen sind nachfolgend aufgeführt:

• In horizontaler Richtung beträgt der Abstand zwischen der Sticker-Mittelposition und dem Bildrand das 0,11- bis 0,14-fache der Bildbreite.
• Bei einem Bildseitenverhältnis von 16:9 beträgt der Abstand in vertikaler Richtung zwischen der Sticker-Mittelposition und dem Bildrand das 0,16- bis 0,21-fache der Bildhöhe. Bei einem Bildseitenverhältnis von 4:3 liegt dieser Bereich zwischen dem 0,12- und 0,16-fachen der Bildhöhe.
• Aufnahmewinkel und Winkel der Grundplatte ≤ ± 10 Grad.

Vorteile der Snapshot-Vorschau per Handy

Durchbrüche bei der Genauigkeit

Nutzung hochauflösender Kameras

Im Vergleich zur herkömmlichen integrierten Kamera (z. B. 5 MP) liefert eine 16 MP-Handykamera Bilder mit bis zu dreifacher Auflösung.

10-fache Genauigkeitsverbesserung

Verzerrungsfehler des Handys werden durch doppelte Kalibrierung beseitigt. Dadurch erreicht die Bearbeitungsgenauigkeit 0,2 mm – das ist zehnmal präziser als bei der integrierten Einzelkamera mit 1–2 mm Genauigkeit.

Nahtlose Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Geräten

Die Snapshot-Vorschau per Handy kombiniert QR-Code-Scan mit Gerätespeicherfunktion und ermöglicht das automatische Einfügen von Hintergrundbildern in die PC-Arbeitsfläche. Im Vergleich zu herkömmlichen Abläufen werden 3 Schritte eingespart und die Vorbereitungszeit um 40 % verkürzt.