如何打破機(jī)器視覺3D傳感的局限性

視覺引導(dǎo)機(jī)器人幫助制造商、物流公司和其他行業(yè)改進(jìn)訂單履行流程，實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)力和更高的利潤(rùn)。自動(dòng)化系統(tǒng)的能力在很大程度上取決于它配備的機(jī)器視覺類型。

3D 機(jī)器視覺系統(tǒng)

2D 機(jī)器視覺系統(tǒng)提供沒有深度信息的二維圖像。因此，它們僅適用于簡(jiǎn)單的應(yīng)用，例如條形碼讀取、字符識(shí)別、尺寸檢查或標(biāo)簽驗(yàn)證。

相反，3D機(jī)器視覺系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的機(jī)器人任務(wù)。因?yàn)樗鼈兲峁┚哂芯_ X、Y 和 Z 坐標(biāo)的 3D點(diǎn)云，3D視覺技術(shù)使機(jī)器人系統(tǒng)能夠更準(zhǔn)確地識(shí)別物體，并將它們拾取并放置在另一個(gè)位置，例如傳送帶，以便進(jìn)一步加工。先進(jìn)的3D 機(jī)器視覺系統(tǒng)也非常適合質(zhì)量控制和檢查、表面缺陷檢測(cè)以及其他需要深度信息的任務(wù)。

更多3D選擇

3D 視覺系統(tǒng)的市場(chǎng)供應(yīng)相當(dāng)豐富。有許多技術(shù)統(tǒng)治著 3D 視覺市場(chǎng)，都屬于兩大類之一：為 ToF 區(qū)域掃描和 LiDAR 設(shè)備提供動(dòng)力的飛行時(shí)間方法，以及由激光三角測(cè)量或輪廓測(cè)量、攝影測(cè)量組成的基于三角測(cè)量的方法、立體視覺和結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)。

移動(dòng)物體

這些 3D 傳感方法中的每一種都基于不同的原理，具有特定的優(yōu)點(diǎn)但也有其缺點(diǎn)，這使得每種方法都適用于不同類型的應(yīng)用程序。盡管一些技術(shù)在過(guò)去幾年中取得了很大進(jìn)步，并將 3D 傳感推向了更高的水平，但仍然存在一個(gè)限制，它們都無(wú)法克服。這是他們無(wú)法捕獲移動(dòng)物體的整個(gè)表面區(qū)域并在沒有運(yùn)動(dòng)偽影的情況下進(jìn)行高質(zhì)量的 3D 重建。

質(zhì)量和速度之間的權(quán)衡限制了可以自動(dòng)化的應(yīng)用范圍，并在不令人滿意的妥協(xié)之前定位客戶。例如，ToF 視覺系統(tǒng)非?？?，但輸出 3D 數(shù)據(jù)的分辨率相當(dāng)差。另一方面，結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)提供高分辨率和準(zhǔn)確度，但以較低速度為代價(jià)，因?yàn)樵诓杉^(guò)程中場(chǎng)景需要保持靜止。

曾經(jīng)似乎無(wú)法克服區(qū)域掃描 3D 相機(jī)的限制。也就是說(shuō)，直到最近引入了一種新的 3D 傳感方法。

“平行結(jié)構(gòu)光”系統(tǒng)能夠捕捉、識(shí)別和定位移動(dòng)物體——例如盒子、食物或傳送帶上的無(wú)形物體——并實(shí)現(xiàn)精確的機(jī)器人導(dǎo)航，以便機(jī)器人可以拾取它們或執(zhí)行其他物體處理任務(wù)。

填補(bǔ) 3D 傳感的空白

這項(xiàng)新技術(shù)被稱為“平行結(jié)構(gòu)光”，由Photoneo公司推出。該方法利用結(jié)構(gòu)光，但以與結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)根本不同的方式。

雖然結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)將一個(gè)或多個(gè)編碼結(jié)構(gòu)光圖案投射到多個(gè)幀中的場(chǎng)景上，場(chǎng)景在采集時(shí)需要是靜態(tài)的，但“平行結(jié)構(gòu)光”技術(shù)可以說(shuō)將場(chǎng)景“凍結(jié)”到從傳感器的一次拍攝中獲取它的多個(gè)虛擬圖像。

?

Parallel Structured Light

新穎的方法是由具有馬賽克像素圖案的特殊 CMOS 圖像傳感器實(shí)現(xiàn)的。與結(jié)構(gòu)光方法相比，“平行結(jié)構(gòu)光”系統(tǒng)的激光始終來(lái)自投影儀。在曝光窗口期間打開和關(guān)閉的是傳感器的各個(gè)像素。

因此，像素調(diào)制直接發(fā)生在傳感器中，而不是像結(jié)構(gòu)光方法那樣發(fā)生在投影場(chǎng)中。這意味著單獨(dú)編碼的光圖案在傳感器中的某一時(shí)間點(diǎn)和一幀中進(jìn)行采樣，從而可以捕獲運(yùn)動(dòng)中的物體。

這種新方法可以實(shí)現(xiàn)一系列全新的機(jī)器視覺應(yīng)用和可以自動(dòng)化的任務(wù)。機(jī)器人物體處理、箱子揀選、分揀、機(jī)器照料、碼垛和卸垛任務(wù)，或質(zhì)量控制、檢查和計(jì)量不再局限于靜態(tài)場(chǎng)景。“平行結(jié)構(gòu)光”系統(tǒng)能夠捕捉、識(shí)別和定位移動(dòng)物體——例如盒子、食物或傳送帶上的無(wú)形物體——并實(shí)現(xiàn)精確的機(jī)器人導(dǎo)航，以便機(jī)器人可以拾取它們或執(zhí)行其他物體處理任務(wù)。

對(duì)于 Photoneo，并行結(jié)構(gòu)光技術(shù)在名為MotionCam-3D的 3D 相機(jī)中實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)能夠捕獲移動(dòng)速度高達(dá) 140 公里/小時(shí)的物體，提供?0.9 Mpx?的點(diǎn)云分辨率（靜態(tài)模式下為 2Mpx）。

?

需要識(shí)別移動(dòng)物體的任務(wù)的自動(dòng)化正在興起，并滲透到所有領(lǐng)域，包括制造、汽車、物流、電子商務(wù)、醫(yī)療和其他行業(yè)。直到最近，動(dòng)態(tài)場(chǎng)景的高質(zhì)量捕捉和 3D 重建一直是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，但技術(shù)進(jìn)步和對(duì)創(chuàng)新的渴望催生了新型機(jī)器人能力。讓我們看看接下來(lái)會(huì)發(fā)生什么

編輯：黃飛

?