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(CMVU)
深耕技术,依托应用——盛相科技Sizector ®3D相机
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2018-05-10 13:33:58来源: 盛相科技
引言
近年来,3D扫描技术在工业领域的应用日趋广泛:在零件尺寸检测领域,2D机器视觉已无法完全满足客户需求,越来越多的客户要求对产品的3D尺寸进行全检;在Bin-Pick等机器人与机器视觉相结合的应用中,3D扫描技术成为标准解决方案。如何快速响应迅速崛起的3D检测市场,已成为机器视觉行业的焦点。盛相科技推出的Sizector®结构光3D相机采用硬件计算技术,通过USB 3.0接口输出高达7FPS的高精度3D点云数据,是目前市面上帧率最高的移相法结构光3D相机产品。基于Sizector 配套SDK,用户可以将先进的3D面阵扫描技术快速集成到非标项目中。对于通用的检测需求,也可直接采用Sizector Light 检测软件直接搭建系统,无须编写代码。
移相法结构光技术
盛相科技Sizector 3D相机采用移相法结构光技术。该技术的基本原理是,向被测物体投射一系列含有特定空间相位编码2D图案的同时对被测物拍摄,然后对得到的照片进行解码,再将解码信息根据标定数据进行计算,重构成为3D数据。线激光技术和移相法结构光技术都是基于三角测量原理,因此二者的精度相近。因为结构光技术投射的光是整个面,它不需要移动拼接就能产生3D数据。
图1 点激光、线激光与移相法结构光示意图
对于静态面阵3D检测,移相法结构光技术相比线激光技术有着显著的优势。采用线激光实现3D扫描需要在移动中以编码器的反馈信号连续触发线激光传感器,其检测精度和速度受到机械移动及反馈系统的影响。在设计过程中,需要对速度和精度进行平衡和取舍,以实现最佳的检测效果。在设备调试过程中,必须对每一台设备进行严格的校准和测试,确保运动装置运行精准。在设备长期运行过程中,还需考虑运动装置的寿命和维护问题。移相法结构光技术无需移动测头或被测物体就能完成面扫描。不但节省了高精度移动部件的物料成本,安装调试和后期维护也更简便。在Bin-Pick等识别类应用中,需要先获取物体的3D数据,再对3D数据进行识别和判断。准确的3D数据能够使识别和判断的开发难度降低,系统的可靠性提高。移相法结构光技术与TOF技术、散斑技术、双目立体视觉技术相比,数据精度更高,获得了主流机器人厂家的青睐。
高度集成的模块化3D扫描产品
移相法结构光技术在过去主要以PC连接投影单元和工业相机实现。用户需要自行控制投影单元和工业相机,还需编写3D重构算法或调用相关算法模块。移相法结构光技术的运算量十分庞大,对计算机的性能要求高。在工业应用中,计算机不但需要承担3D数据的分析、处理和判断,还需要承担3D重构的计算任务。在实时性要求高、检测周期短的情况下,计算资源调度困难,导致移相法结构光技术在过去的十多年里主要应用于航天航空、军工、逆向工程等对精度要求高但节拍要求低的场合。盛相科技SizectorTM3D相机采用硬件计算技术,将投影、相机、3D计算单元集成在产品内部,由内部控制器完成对各个功能单元的控制。整个3D拍摄和重构计算过程在内部完成,无须占用用户计算资源。用户可将计算资源集中用于数据的分析和判断,在有限的预算、有限的计算资源和有限的开发周期内,实现更完美的检测效果。
出色的产品性能
作为国内最早将移相法结构光技术批量应用于自动化生产线的公司,盛相科技多年来积累了丰富的技术和经验。盛相科技Sizector3D相机融合了盛相科技多年来的技术结晶,将移相法结构光技术在工业领域的应用推向了一个新的高度。
高帧率
高精度
表1 未经滤波处理的PCB SMT焊盘高度测量值分布图(单像素100次)
高完整性
图2 手机SIM卡座实物与三维拍摄效果对比(同时包含高反光镀金表面和低反光黑色塑料)
图3 手机中板实物与三维拍摄效果对比(类镜面、高反光金属表面)
灵活的应用
总结
图4 Sizector®结构光3D相机(带载台)