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行業(yè)資訊

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新型 3D 視覺(jué)技術(shù)——應(yīng)對(duì)機(jī)器視覺(jué)的挑戰(zhàn)

更新時(shí)間：2021-11-20 17:14:25　瀏覽次數(shù)：1325
3D 視覺(jué)技術(shù)必須發(fā)展并適應(yīng)不斷變化的市場(chǎng)條件——尤其是在加速變化的時(shí)期
，例如新冠疫情的全球爆發(fā)幾乎改變了生活的方方面面
。不同類型的 3D技術(shù)適合不同行業(yè)的不同任務(wù)和應(yīng)用
。無(wú)論是立體視覺(jué)、激光三角測(cè)量
、結(jié)構(gòu)光
、飛行時(shí)間 (ToF) 還是其他技術(shù)
，3D成像技術(shù)正在不斷發(fā)展并擴(kuò)展到更多的市場(chǎng)
，幫助最終用戶和原始設(shè)備制造商解決新的具有挑戰(zhàn)性的成像問(wèn)題。



利用3D區(qū)域掃描技術(shù)



由于COVID-19疫情的爆發(fā)

，人們以前所未有的需求轉(zhuǎn)向電子商務(wù)平臺(tái)
，對(duì)涉及物流、倉(cāng)儲(chǔ)和包裝的公司提出了巨大的挑戰(zhàn)
，這些公司被迫不斷地?cái)U(kuò)大運(yùn)營(yíng)規(guī)模和業(yè)務(wù)
。很多物流和倉(cāng)儲(chǔ)應(yīng)用程序——包括貨物的交付、倉(cāng)儲(chǔ)和包裝
，在很大程度上依賴于各種類型的3D 成像技術(shù)
。



“貨箱揀選應(yīng)用程序需要實(shí)施區(qū)域掃描和3D點(diǎn)云。盡管貨箱揀選可以說(shuō)是最廣為人知的事實(shí)

，但它卻是最難實(shí)施的 3D 類型之一
。” Integro Technologies公司首席視覺(jué)系統(tǒng)架構(gòu)師 David Dechow 說(shuō)
，“目前
，大多數(shù)貨箱揀選還不能滿足所有客戶的需求，因?yàn)樗枰獦O高的速度
、隨機(jī)揀選
，并且需要機(jī)器人像人一樣移動(dòng)�
！�



使用飛行時(shí)間計(jì)算和測(cè)量



雖然立體視覺(jué)和結(jié)構(gòu)光等區(qū)域掃描 3D 技術(shù)可能有助于貨箱揀選應(yīng)用

，但飛行時(shí)間 (ToF) 技術(shù)更有助于完成諸如測(cè)量和計(jì)算箱子尺寸之類的任務(wù)。



LUCID Vision Labs的新型 Helios2 ToF 相機(jī)針對(duì)物流

、物料搬運(yùn)和機(jī)器人應(yīng)用
，與舊版本的Helios相比，新型相機(jī)的透光率提高2.5倍
，3D精度提高了50% 以上
�
？蛻舻男枨笫窃摴静粩嗤黄萍夹g(shù)極限的動(dòng)力。 LUCID公司創(chuàng)始人兼總裁 Rod Barman 表示：“考慮到這一點(diǎn)
，我們將最新技術(shù)融入設(shè)計(jì)的產(chǎn)品以適應(yīng)當(dāng)前和未來(lái)潛在的應(yīng)用挑戰(zhàn)
，例如尺寸測(cè)量、機(jī)器人和 AGV
�
！�



對(duì)于康耐視而言，物流領(lǐng)域中3D應(yīng)用的最大需求是盒子尺寸標(biāo)注

，尤其是當(dāng)零件在運(yùn)動(dòng)中移動(dòng)時(shí)。過(guò)去
，在此類應(yīng)用中
，通常采用多個(gè)激光器和一個(gè)外部攝像頭有助于捕獲圖像。但是
，現(xiàn)在通過(guò)類似于3D-A1000的系統(tǒng)
，將2D和3D結(jié)合在一起的智能相機(jī)可以從web界面快速標(biāo)注尺寸。



康耐視3D 產(chǎn)品高級(jí)總監(jiān)兼業(yè)務(wù)部門經(jīng)理 John Keating 解釋說(shuō)

，“使用A1000系統(tǒng)可以簡(jiǎn)化設(shè)置
。這是一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的界面，但它仍然是一個(gè)In-Sight 攝像頭
，它提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)置演練
。”3D的應(yīng)用部署越容易
，人們對(duì) 3D的擔(dān)憂就越少
。



Keating 表示，隨著客戶在3D-A1000上取得成功

，物流領(lǐng)域開(kāi)辟了新的 3D 應(yīng)用程序
，例如在經(jīng)典的空托盤(pán)場(chǎng)景中定位物體，這在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)一直是一個(gè)困難的應(yīng)用
。



對(duì)于Matrox Imaging公司3D傳感器產(chǎn)品經(jīng)理 Mathieu Larouche 而言

，傳統(tǒng)應(yīng)用，例如用于揀箱和碼垛的視覺(jué)引導(dǎo)機(jī)器人以及箱子尺寸測(cè)量
，也是 3D 成像背后的重要驅(qū)動(dòng)力
。為了讓客戶更輕松，Matrox公司還積極參與對(duì)GenICam的GenDC模塊的支持
，旨在標(biāo)準(zhǔn)化 3D 相機(jī)/傳感器和應(yīng)用軟件之間的組件數(shù)據(jù)交換
。



就市場(chǎng)的潛在影響而言，Larouche認(rèn)為

，3D成像的一個(gè)潛在的有趣領(lǐng)域是將深度學(xué)習(xí)應(yīng)用于3D成像
，以推廣后者的使用
。



周期時(shí)間的注意事項(xiàng)



包裝應(yīng)用也越來(lái)越多地依賴于3D視覺(jué)，CapSen Robotics公司首席執(zhí)行官 Jared Glover 表示

，但最終用戶和OEM廠商必須預(yù)先考慮周期時(shí)間需求
，以避免出現(xiàn)任何問(wèn)題。



在許多3D視覺(jué)引導(dǎo)的機(jī)器人應(yīng)用中

，機(jī)器人在每次取貨或放貨時(shí)的移動(dòng)方式是不同的
，比如說(shuō)，與重復(fù)相同動(dòng)作的機(jī)器人相比
，3D視覺(jué)引導(dǎo)機(jī)器人的周期時(shí)間不會(huì)太穩(wěn)定
，這就是為什么在生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中考慮這個(gè)因素很重要。應(yīng)該在揀選機(jī)器人前后建立額外的緩沖區(qū)
，或者如果需要在沒(méi)有偏差的情況下達(dá)到一定的周期時(shí)間
，應(yīng)該增加額外的機(jī)器人作為冗余。



該公司設(shè)計(jì)其 CapSen PiC 貨箱揀選產(chǎn)品時(shí)就考慮了這些周期時(shí)間

。該系統(tǒng)使用高度加速的專有 GPU 數(shù)學(xué)庫(kù)以及并行圖像處理和運(yùn)動(dòng)控制
，在傳統(tǒng) 6 軸機(jī)器人上實(shí)現(xiàn)低至兩秒的循環(huán)時(shí)間。



“考慮這樣一個(gè)場(chǎng)景

，箱子里裝滿了瓶子
，不得不處理傾斜之類的問(wèn)題，” Keating說(shuō)
，“當(dāng)瓶子四處移動(dòng)時(shí)
，2D 視覺(jué)會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，但 3D 視覺(jué)提供了理解深度的能力
�
！� 與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，康耐視全新的 In-Sight 3D-L4000 嵌入式視覺(jué)系統(tǒng)能使用戶將視覺(jué)工具直接用于元件的3D圖像
，可提供更高的準(zhǔn)確性
，從而擴(kuò)展了可以執(zhí)行的檢測(cè)類型。



康耐視在幫助客戶如何快速解決包裝問(wèn)題的方面看到了巨大的潛力

。例如
，在客戶需要看到較低層級(jí)混合的特定區(qū)域下方的情況下，3D 成像解決了這個(gè)問(wèn)題
。



軟件為工廠內(nèi)外打開(kāi)新的大門



在可能被認(rèn)為是傳統(tǒng)機(jī)器視覺(jué)之外的一些應(yīng)用也受益于3D視覺(jué)

。以鐵路檢測(cè)為例。高速
、持續(xù)振動(dòng)和惡劣的環(huán)境條件可能使3D鐵路檢測(cè)應(yīng)用變得困難
。但是，如果安裝正確
，檢查軌道輪廓和輪輞的磨損和損壞將有助于防止事故
，并確保安全和可靠的運(yùn)行
。這是Photonfocus公司基于三角測(cè)量的相機(jī)的一個(gè)流行應(yīng)用，它使用外部激光器和單獨(dú)的相機(jī)
，而不是一個(gè)集成單元
。



Photonfocus為此類應(yīng)用提供了一些特定優(yōu)勢(shì)，包括名為 LinLog的相機(jī)內(nèi)固件功能

，該功能允許相機(jī)實(shí)時(shí)執(zhí)行高動(dòng)態(tài)范圍成像
。使用 LinLog用戶可以同時(shí)擁有明亮和黑暗的條件，該技術(shù)提供可用于檢查目的的平均圖像
。



檢測(cè)多個(gè)激光線輪廓是一項(xiàng)復(fù)雜的檢測(cè)任務(wù)

。Photonfocus 通過(guò)其 Multipeak Linefinder 算法提供此功能。例如
，當(dāng)激光束經(jīng)過(guò)鏡面反射時(shí)
，它會(huì)四處反彈，形成一條主線和許多次要線
。Photonfocus 算法可幫助 OEM 找到合適的激光線以進(jìn)行檢查。



“我們?cè)?3D 算法方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)

，總是根據(jù)客戶的需求改進(jìn)它們
，” Photonfocus公司固件/設(shè)計(jì)主管 Reto Lienhardt 說(shuō)，“例如
，在掃描金屬或玻璃時(shí)
，反射的固有問(wèn)題可以在算法中解決。這是我們?yōu)榭蛻舨⑿袡z測(cè)多條線路的主要原因之一
，也是為什么我們的 3D 解決方案與其他幾個(gè)市場(chǎng)一起部署到鐵路檢測(cè)中的原因
。”



對(duì)于想要開(kāi)發(fā)自己的專用 3D 成像系統(tǒng)的機(jī)器制造商和系統(tǒng)集成商

，Euresys公司的 Open eVision 軟件中包含的 Easy3D 庫(kù)等軟件工具可以幫助其開(kāi)發(fā) 3D 機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)應(yīng)用程序
。例如，如果客戶希望使用投影到移動(dòng)表面上的一條或兩條激光線來(lái)實(shí)施 3D 成像系統(tǒng)
，則需要提取激光線
，然后將其轉(zhuǎn)換為高度圖或 3D 點(diǎn)云，這是 3D 處理和分析所需的
，該公司美洲銷售和支持副總裁 Mike Cyros 解釋說(shuō)
。



“除了 Easy3D 軟件庫(kù)之外，Euresys 還通過(guò)我們的 Coaxlink Quad 3D-LLE 圖像采集卡為此類應(yīng)用提供現(xiàn)成的硬件

，它可以自動(dòng)
、即時(shí)地從 CoaXPress 相機(jī)中提取激光線，”他說(shuō)
�
！拔覀儾皇翘峁┩暾墓潭üδ� 3D 解決方案
，而是為客戶提供必要的構(gòu)建塊，讓他們能夠更輕松地構(gòu)建自己的 3D 視覺(jué)系統(tǒng)
�
！盓asy3D 軟件和 Coaxlink Quad 3D-LLE 為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員提供了易于使用的廣泛功能。



不斷向前發(fā)展的3D 成像技術(shù)



3D成像技術(shù)繼續(xù)發(fā)展

，并可能達(dá)到拐點(diǎn)
。John Keating建議，人們會(huì)開(kāi)始將3D視為一個(gè)通用術(shù)語(yǔ)
，指的是以不同方式創(chuàng)建3D圖像的不同設(shè)備的集合
，就像有以不同方式創(chuàng)建2D圖像的2D相機(jī)一樣。



“3D不能被視為一種單一類型的技術(shù)

，因?yàn)槲覀冇谢诩す獾姆椒�
、飛行時(shí)間、立體視覺(jué)等類型
�
！彼f(shuō)，“我認(rèn)為人們開(kāi)始動(dòng)搖他們對(duì) 3D 的先入為主的觀念
，并將開(kāi)始以與 2D 更相似的方式思考它
。”




甚至有些時(shí)候 3D 成像技術(shù)的名稱也不盡相同

。許多公司在市場(chǎng)上不會(huì)以相同的名稱來(lái)稱呼他們的產(chǎn)品
，但使用其他名稱的解決方案仍然可以提高生產(chǎn)率，這才是最重要的
。

（來(lái)源：中智網(wǎng)）