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3D激光三角测量技术:为机器视觉提供深度

时间:2021-11-24 16:03来源:未知 作者:admin 点击:

  请收藏!2021年坯布概念股名单全梳理。3D视觉技术正在成为主流--这是件好事。技术的进步和成本的降低使得3D视觉成为一种可以用于半导体和电子、电动车电池制造、汽车制造、食品生产和药品包装等多种应用和行业的技术。人们会在生产制造自动化、机器人引导和质量控制领域中看到3D传感器和轮廓仪。

  过去,3D系统处理速度太慢,无法跟上生产,价格过于昂贵,配置难度高,且不易维护。相反的,系统设计人员依靠(1D)和(2D)扫描成像技术复杂的相机和照明配置中执行检测,使用软件计算深度信息。

  传感器质量和速度、嵌入式视觉、FPGA、激光、光学和智能系统的同步发展使得3D成像成为当今更加可行的选择。现在的3D成像技术具有成本低、可靠、可重复、易于实施的优势,并在各种要求严苛的应用中得到验证。虽然1D和2D技术仍在广泛使用,但现在3D技术几乎在所有情况下都提供了可靠的替代方案。

  Z-Trak2 是基于Teledyne Imaging的3D图像传感器技术打造的3D轮廓传感器系列。Z-Trak2 3D轮廓传感器通过稳定的5GigE接口提供了高速的线D激光三角测量技术

  使之成为可能的3D成像技术之一是3D激光三角测量。该技术已经存在了很长一段时间,但直到最近才取得进展,由于校准的复杂性、有限的扫描速率、所需的计算能力和现场维护成本,它在线上应用中的使用受到了限制。

  在典型的激光线轮廓仪中,激光线条被投射到物体上,并使用一个2D(区域/矩阵)图像传感器进行成像。在确定激光条纹在图像传感器上的位置后,轮廓仪会提供由激光条纹的光学三角测量产生的横向(X轴)和深度(Z轴)信息。沿着激光线生成的XZ对集称为轮廓。沿运动方向的两个连续轮廓之间的距离构成第三轴(Y)。通过这种方式扫描物体,我们获得了物体的表面扫描信息(X,Y,Z)。

  凭借高速CMOS图像传感器的科技进步和现代FPGA的强大功能,快速可靠的嵌入式系统允许3D轮廓传感器(针对给定的测量范围)提供更大的视野以及前所未有速度的高动态范围成像效果(HDR)。通过整合各种功能,如支持漫反射和镜面反射配置的功能,以及5-GigE这样的高速数据传输接口,3D轮廓传感器能够更好地应对当今在线D机器视觉应用带来的挑战。这些传感器具有广泛的光学布置,使用可扩展的处理架构,并提供低至几微米的高度和宽度分辨力。

  集成式激光三角测量轮廓仪使用和设置更方便,并且不需要特殊的照明布置。通过巧妙平衡轮廓仪设计的各种构成模块(图像传感器、激光能力、光路、机械和电子部件),可以以相对较低的成本获得准确的测量结果。

  此类应用的示例包括大型木板、金属、石膏板、塑料和各类冲压件的检查。每侧具有不对称特征的冲压件需要在物体周围使用多个传感器。这要求所有传感器都以适当方式进行配置,使得生成的3D图像能够以真实方式呈现物体。要实现这一点,所有传感器需要精确同步以生成组合图像,方便测量。

  尽管3D激光三角测量技术在性能、成本和可用性方面有了很大的进步,但仍然需要考虑一些问题才能实现成功的系统集成。由于激光三角测量需要观察角度,因此遮挡通常是一个问题。遮挡是由几何三角测量引起的轮廓仪定位角度产生的阴影。一种解决方案是使用一个或两个激光器和多个相机。传感器还可能限制系统的整体速度和性能626969澳门资料大全藏宝图。激光散斑也是一个挑战,它是激光本身产生的固有噪声,会降低系统的分辨率。

  尽管如此,基于3D激光三角测量技术的系统仍然适用于种类繁多的应用,包括电子和半导体生产、机器人、汽车制造和一般工厂自动化等众多细分市场中的线上高度测量。

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