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2020
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深慧视发布UHD1000结构光3D相机实现前所未有的测量精度
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2020-08-19 14:09:56来源: 中国机器视觉网

   在3D机器视觉领域,结构光3D相机因为一次拍照即可对视野内的物体进行3D成像,无需配合移动设备,节省了高精度移动设备的物料成本。所以在智能制造领域得到广泛应用,但结构光技术方案在测量精度特别是3D检测最关键的Z轴测量精度方面通常要弱于线激光技术方案。为了提升测量精度,深慧视研发出超高精度双目结构光3D相机-UHD1000,Z轴重复测量精度可达0.5um。

UHD1000超高精度3D相机

前所未有的超高精度

  UHD1000采用500万像素传感器,配合深慧视自主开发的高精度算法,在工作距离80mm时Z轴测量精度3um,Z轴重复精度0.5um,XY轴分辨率17um。下图是UHD1000拍摄的SIM卡槽弹片高精度点云图,可以看到图片上的噪点很少,另外UHD1000在成像算法上针对反光等高反差场景进行了优化,所以成像效果好。

   图为UHD1000拍摄的PCB板原始Mesh图,完美展示了PCB板细节,PCB板上的印刷字符高度和PCB板线路纹理清晰可见。

   UHD1000的的成像景深高达20mm,这在一些需要高精度和大景深的场合特别有用。

   例如PCB板高度差检测,电容的高度为16mm,用UHD1000可以对电容顶部和电路板清晰成像,精准测量电容顶端到电路板的高度差。


大景深成像3D点云图


大景深成像3D伪彩图


   UHD1000采用了深慧视自主研发的高精度多相机标定算法-传统立体标定算法只支持双设备标定,当扩展多设备协同工作时,往往采用串联式标定方法。例如三设备立体视觉系统,先标定设备A与设备B,然后再标定设备B与设备C,显然由于三设备参数无法同时存在于一个优化方程组内,无法得到最优解。深慧视专注于多设备标定算法研究(随后会有更多相机单投影系统设备上市),针对该双相机单投影型号,采用并联式标定方法。通过重新设计特殊的惩罚函数,将多设备的参数同时优化,从而最大程度的保证最优解,获得高精度点云。

   另外UHD1000采用了我们自行设计的移轴镜头,随着成像视野减小,镜头焦距增加,工作距离减小以及景深减小。左右相机需要倾斜较大角度以保证具有共同视场,此时会导致物平面与相机焦平面角度增大,从而导致相机图像中间对焦,两边失焦的现象。采用自设计的移轴镜头移动焦平面,保证其与物平面平行,解决失焦问题。同时优化相应的标定算法,保证获取高精度的三维点云数据。


   UHD1000是深慧视第一台双单目结构光3D相机,什么是双单目呢?立体视觉中两个设备就可以获取深度图像,其中设备可以是两个相机(双目系统),也可以是相机加光源(单目系统)。目前采用双目系统的方式较多,其系统简单便于设计安装。我们采用双单目系统,即左相机加投影(左单目)和右相机加投影(右单目)。该方式相对于双目系统具有如下优点:

   点云精度高且可靠:因为左右单目系统可以对同一区域同时获取三维点云,通过数据通融算法可以获取高精度的可靠数据。

   解决遮挡问题:由于小孔成像原理限制,对于高度元件成像时,双目系统相较于双单目系统会有更多的成像盲区。通过数据融合算法,可以把左右单目中分别被遮挡的点云数据恢复出来,从而解决遮挡问题。

左单目系统成像芯片右侧被遮挡无法成像


右单目系统成像芯片左侧被遮挡无法成像


双单目系统成像通过数据融合算法解决遮挡问题

工业级的稳定性能

   UHD1000采用铝合金全封闭式外壳设计,工业级的蓝光投影光机,可支持7X24小时稳定运行,实现高效、可靠的高精度检测解决方案。


459nm蓝光投影光机

 深慧视UHD1000超高精度3D相机,所有关键技术均为自主研发。在实现前所未有的测量精度的同时,拥有极高的可靠性和稳定性,可满足3C行业客户的检测精度需求。

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