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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)：1292
      

      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)
      。“我們不是提供完整的固定功能 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āw行時(shí)間
      、立體視覺(jué)等類型
      。”他說(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)）