隨著3D視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越成熟，在發(fā)展的過(guò)程中，也涌現(xiàn)出了很多種不同原理的新技術(shù)產(chǎn)品，其中主要包括：激光三角測(cè)量原理、時(shí)間飛行原理(TOF)、結(jié)構(gòu)光原理以及雙目視覺(jué)原理。SICK作為全球性的為工業(yè)領(lǐng)域提供完整解決方案的專(zhuān)業(yè)傳感器供應(yīng)商，亦深耕3D產(chǎn)品多年，為需求市場(chǎng)帶來(lái)了一系列出色的3D產(chǎn)品和解決方案。

　　文/德國(guó)西克

　　3D視覺(jué)產(chǎn)品提供了2D視覺(jué)不能獲取的高度信息，給很多檢測(cè)需求帶來(lái)了可行性，諸如相對(duì)高度，體積計(jì)算，物體表面平面度和厚度測(cè)量，以及機(jī)器人的無(wú)序抓取等等，從而開(kāi)拓了視覺(jué)的檢測(cè)領(lǐng)域，也大大地刺激了3D技術(shù)的革新。隨著3D視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越成熟，在發(fā)展的過(guò)程中，也涌現(xiàn)出了很多種不同原理的新技術(shù)產(chǎn)品，其中主要包括：激光三角測(cè)量原理、時(shí)間飛行原理(TOF)、結(jié)構(gòu)光原理以及雙目視覺(jué)原理。

　　1 激光三角測(cè)量原理

　　激光三角測(cè)量原理是測(cè)量系統(tǒng)向物體投射一條光束，由于物體表面高度的不同，導(dǎo)致相機(jī)接受到的光束在圖像上的行數(shù)不同，從而根據(jù)變換關(guān)系獲取激光線表面高度信息(即剖面數(shù)據(jù))，通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)與物體的相對(duì)移動(dòng)，完成不同位置的剖面收集，進(jìn)而拼接生成3D圖像。

　　(1)SICK 3D激光三角測(cè)量的系列產(chǎn)品及特點(diǎn)

　?、賂rispector/TrispectorP

　　l 智能/可編程的一體式3D 相機(jī);

　　l 便于嵌入應(yīng)用，同時(shí)支持輸出圖像功能。

　?、赗ulerX/RulerXC/RulerXR/Ruler3000系列(一體式3D相機(jī))和Ranger3系列(分體式3D相機(jī))

　　l 采用 ROCC 技術(shù)的SICK M30 CMOS新一代傳感器;

　　l 采樣頻率：全幅模式可達(dá)7 KHz, AOI模式可達(dá)46 KHz;

　　l 可同時(shí)提供高度圖、反射圖和漫反射圖多種圖像數(shù)據(jù)。

　　(2)典型應(yīng)用場(chǎng)景

　　激光三角測(cè)量原理的典型應(yīng)用場(chǎng)景包括連接器PIN針檢測(cè)、手機(jī)零部件檢測(cè)、新能源鋰電池電芯表面檢測(cè)、新能源電池電芯檢測(cè)、新能源電池模組檢測(cè)、軌道交通檢測(cè)、焊接檢測(cè)、輪胎行業(yè)檢測(cè)、PCB行業(yè)檢測(cè)等等。

　　2 時(shí)間飛行原理(TOF)

　　時(shí)間飛行原理(TOF)是通過(guò)發(fā)射光脈沖(一般為不可見(jiàn)光，即紅外光)到被觀測(cè)物體上，然后物體反射回的光脈沖被相機(jī)捕捉，通過(guò)探測(cè)光脈沖從發(fā)射到接收之間的飛行(往返)時(shí)間來(lái)計(jì)算相機(jī)與被測(cè)物體之間的距離。

　　(1)SICK 時(shí)間飛行(TOF)的相關(guān)產(chǎn)品系列產(chǎn)品及特點(diǎn)

　?、賄isionary-T

　　l 每秒拍攝多達(dá) 50幅 3D 圖像;

　　l 每次拍攝 144 x 176 像素;

　　l 抗環(huán)境光干擾能力：高達(dá)50K lux;

　　l 防護(hù)等級(jí)：IP67。

　?、赩isionary-T Mini

　　l 高分辨率500 X 400pixels;

　　l 傳輸速率高達(dá) 30幀/S;

　　l 3D點(diǎn)云智能過(guò)濾功能;

　　l 防護(hù)等級(jí)：IP67 & IP69K;

　　l 工作環(huán)境溫度-10℃...+50℃。

　　(2)客戶(hù)受益

　　l 緊湊型外觀設(shè)計(jì);

　　l 過(guò)濾可提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，提高表現(xiàn)性能;

　　l 易于設(shè)置和配置，適用于廣泛的應(yīng)用;

　　l 基于AppSpace平臺(tái)開(kāi)發(fā)各種應(yīng)用APP。

　　(3)典型應(yīng)用場(chǎng)景

　　l 防碰撞：檢測(cè)地面上的物體，例如顯示的載人叉車(chē)或起重機(jī);

　　l 碼垛和拆垛：檢測(cè)可用和占用區(qū)域，以控制和優(yōu)化托盤(pán)處理解決方案;

　　l 物體檢測(cè)：用于在高架倉(cāng)庫(kù)裝卸任務(wù)中檢測(cè)托盤(pán)的準(zhǔn)確位置，以及AGV小車(chē)的拾取位置;

　　l 機(jī)器人引導(dǎo)：檢測(cè)自動(dòng)取放應(yīng)用的盒子位置和可放置空間位置;

　　l 自動(dòng)行李托運(yùn)：在自動(dòng)落袋柜臺(tái)檢測(cè)袋子的體積;

　　l 質(zhì)量檢查：通過(guò)將圖像與預(yù)定義模型進(jìn)行比較以識(shí)別不適當(dāng)?shù)臓顩r，從而檢測(cè)不良偏差。

　　3 結(jié)構(gòu)光原理

　　結(jié)構(gòu)光原理是向物體投射出黑白相間的結(jié)構(gòu)性光束，這些光束由于物體表面形狀的不同而產(chǎn)生變形，表現(xiàn)在圖像中則是結(jié)構(gòu)性光束發(fā)生了變形和扭曲，即高差變化和不連續(xù)，高差變化的程度用于計(jì)算深度，不連續(xù)則顯示出了物體表面的物理間隙，進(jìn)而計(jì)算出物體的位置和深度等信息，最終復(fù)現(xiàn)三維空間。

　　SICK的Visionary-S系列硬件使用2個(gè)IR相機(jī)和1個(gè)RGB相機(jī)，將結(jié)構(gòu)光照明與成熟的彩色攝像技術(shù)相結(jié)合，實(shí)時(shí)提供彩色深度圖像(即包含三維坐標(biāo)和RGB信息的點(diǎn)云數(shù)據(jù))。系統(tǒng)使用多相機(jī)不同角度拍攝場(chǎng)景的兩幅圖像疊加在一起，使復(fù)現(xiàn)的圖像更準(zhǔn)確，質(zhì)量更佳。

　　(1)SICK 3D結(jié)構(gòu)光的系列產(chǎn)品及特點(diǎn)

　?、賄isionary-S系列

　　l 每秒多達(dá) 30張 彩色深度 圖像;

　　l 分辨率：640px * 512px;

　　l 更大的視野范圍：60°* 50°;檢測(cè)距離：0.5 ~ 6.5m;

　　l 抗干擾能力更強(qiáng)：可在黑暗和最大 40k lx 的環(huán)境光下工作;

　　l 溫度范圍：0℃ ... 50℃(取決于外殼);防護(hù)等級(jí)：IP67;

　　l HDR 模式。

　　(2)典型應(yīng)用場(chǎng)景

　　l 商品尺寸標(biāo)注，可以使用 3D 快照?qǐng)D像對(duì)貨物進(jìn)行靜態(tài)測(cè)量;

　　l Bin-Picking：3D 攝像頭為機(jī)械臂定位提供數(shù)據(jù);

　　l 碼垛和卸垛;

　　l 港口：集裝箱定位。

　　4 雙目視覺(jué)原理

　　雙目視覺(jué)原理通過(guò)兩個(gè)鏡頭平行拍攝物體，并將影像疊合，處理單元根據(jù)已知的焦距和鏡頭之間距離推算出物體與傳感器之間的深度信息，類(lèi)似人眼感知物體距離的原理，后續(xù)又發(fā)展衍生出多目視覺(jué)系統(tǒng)。

　　其工作流程通常分為如下過(guò)程：

　　傳感器頭捕獲原始 3D 數(shù)據(jù)，評(píng)估單元以類(lèi)似于大腦的方式進(jìn)行編程解讀，以分析和處理傳感器頭所看到的內(nèi)容，并解析創(chuàng)建出深度圖像。這種工作原理使得SICK先進(jìn)的Visionary-B 特別適合作為戶(hù)外應(yīng)用的 3D 系統(tǒng)。

　　(1)SICK 3D雙目視覺(jué)的系列產(chǎn)品及特點(diǎn)

　?、賄isionary-B系列：

　　l 距離值：250 × 496 像素以及 2D 圖像：544 × 828像素;

　　l 更大溫度范圍：從 ?40℃ 至 +75℃;

　　l 專(zhuān)為惡劣的戶(hù)外環(huán)境設(shè)計(jì)：IP69K防護(hù)等級(jí)，可在強(qiáng)烈的陽(yáng)光、雨水下工作;

　　l 智能圖像處理：物體的分類(lèi)和定位;

　　l 二合一解決方案：每秒各八幅 3D 圖像和 2D 圖像;

　　l 可進(jìn)行近來(lái)幾小時(shí)的活動(dòng)記錄。

　　(2)典型應(yīng)用場(chǎng)景

　　l 港口和起重機(jī)：引導(dǎo)容器揀選、存在檢測(cè)、駕駛輔助和碰撞警告;

　　l 礦業(yè)：駕駛輔助和碰撞警告、自動(dòng)轉(zhuǎn)向;

　　l 建筑工地：支持 3D 站點(diǎn)管理、挖掘期間的支持、駕駛輔助和碰撞警告、物體和車(chē)輛監(jiān)控;

　　l 農(nóng)林：液位監(jiān)控、線路引導(dǎo)、料堆檢測(cè)、駕駛輔助和碰撞警告。

　　SICK是工業(yè)用智能傳感器和傳感技術(shù)解決方案的主要制造商之一，擁有以上不同成像原理的高性能的3D相機(jī)系列產(chǎn)品，適用于不同行業(yè)的不同應(yīng)用場(chǎng)合，并在各行各業(yè)擁有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，會(huì)根據(jù)客戶(hù)的需求測(cè)試并優(yōu)化系統(tǒng)解決方案。