3d相機機器視覺檢測技術

以往我們所說的(de)機器視覺檢測技術，通(tōng)常是指2D的(de)視覺系統，即通(tōng)過攝像頭拍(pāi)到一個(gè)平面的(de)照(zhào)片，然後通(tōng)過圖像分(fēn)析或比對(duì)來(lái)識别物(wù)體，能看到物(wù)體一個(gè)平面上特征，可(kě)用(yòng)于缺失/存在檢測、離散對(duì)象分(fēn)析、圖案對(duì)齊、條形碼和(hé)光(guāng)學字符識别，以及基于邊緣檢測的(de)各種二維幾何分(fēn)析。由于2D視覺無法獲得(de)物(wù)體的(de)空間坐(zuò)标信息，所以不支持與形狀相關的(de)測量，諸如物(wù)體平面度、表面角度、體積或者區(qū)分(fēn)相同顔色的(de)物(wù)體之類的(de)特征，或者在具有接觸側的(de)物(wù)體位置之間進行區(qū)分(fēn)，而且2D視覺測量物(wù)體的(de)對(duì)比度，這(zhè)意味著(zhe)依賴于光(guāng)照(zhào)和(hé)顔色/灰度變化(huà)，測量精度易受變量照(zhào)明(míng)條件的(de)影(yǐng)響。

什(shén)麽是3D機器視覺，3D機器視覺可(kě)以粗略地定義爲允許3D對(duì)象或表面的(de)三維測量或檢查的(de)技術。有幾種不同的(de)方式可(kě)以實現：

1、激光(guāng)輪廓分(fēn)析：激光(guāng)輪廓分(fēn)析是最受歡迎的(de)3D成像技術之一。被測物(wù)體通(tōng)過激光(guāng)束移動，因爲以已知角度定位的(de)相機記錄當物(wù)體穿過它時(shí)激光(guāng)器的(de)變化(huà)輪廓。這(zhè)種配置在工廠生産地闆或包裝線上特别受歡迎，因爲它依賴于相對(duì)于激光(guāng)器移動的(de)物(wù)體，這(zhè)意味著(zhe)它非常适合于傳送帶上的(de)産品。

2、立體成像：另一種流行的(de)3D成像技術是立體成像，其中兩個(gè)相機用(yòng)于記錄物(wù)體的(de)2D圖像，然後可(kě)以将其三角化(huà)并制成3D圖像。與激光(guāng)輪廓分(fēn)析一樣，這(zhè)種技術也(yě)允許在測量和(hé)記錄時(shí)物(wù)體的(de)移動。使用(yòng)随機靜态照(zhào)明(míng)圖案還(hái)可(kě)以爲普通(tōng)表面和(hé)沒有自然邊緣的(de)對(duì)象提供任意紋理(lǐ)，這(zhè)是許多(duō)立體重建算(suàn)法所需要的(de)。

3、條紋投影(yǐng)：在條紋投影(yǐng)中，條紋圖案投影(yǐng)到待測量的(de)整個(gè)表面區(qū)域上。然後通(tōng)過垂直于被測物(wù)體定位的(de)攝像機記錄圖像。所創建的(de)點雲能夠使高(gāo)度分(fēn)辨率比激光(guāng)分(fēn)析方法能夠提供的(de)高(gāo)出兩個(gè)數量級。條紋投影(yǐng)也(yě)更具可(kě)擴展性，測量區(qū)域範圍從1毫米到超過1米。

4、飛(fēi)行時(shí)間：飛(fēi)行時(shí)間法測量光(guāng)脈沖到達被測物(wù)體然後返回的(de)時(shí)間。測量每個(gè)圖像點所花費的(de)時(shí)間将根據對(duì)象的(de)大(dà)小和(hé)深度而變化(huà)，因此每個(gè)點将在測量時(shí)提供該信息。

3D視覺的(de)好處，更豐富的(de)數據采集，3D視覺可(kě)以測量産生2D系統不能的(de)形狀信息。 因此，可(kě)以測量與形狀相關的(de)特征，例如物(wù)體平直度，表面角度和(hé)體積。

1、測量穩定性：3D傳感器中的(de)所有組件都被牢固地安裝在單個(gè)光(guāng)機械組件上，以确保重複性，焦距相對(duì)于發射器和(hé)成像器平面鎖定在位，并且包括溫度補償功能，以便糾正由于金屬蠕變而引起的(de)移動。

2、精度和(hé)重複性：利用(yòng)3D機器視覺提供的(de)深度測量信息，由于物(wù)體位置(距傳感器的(de)距離)而導緻的(de)誤差不再可(kě)能，這(zhè)意味著(zhe)物(wù)體可(kě)以在傳感器的(de)測量體積内的(de)任何位置移動，并仍能得(de)到準确的(de)結果。這(zhè)簡化(huà)了(le)物(wù)體固定要求，并降低了(le)系統設計和(hé)維護成本。

3、多(duō)傳感器拼接：3D機器視覺的(de)另一個(gè)好處是能夠使用(yòng)已知的(de)僞像将來(lái)自相對(duì)較少的(de)多(duō)個(gè)掃描儀的(de)3D點雲拼接在一起，從而校準到通(tōng)用(yòng)坐(zuò)标系。例如，可(kě)以用(yòng)多(duō)個(gè)掃描儀掃描諸如卡車框架的(de)大(dà)物(wù)體。定位和(hé)對(duì)準數以百計的(de)二維相機，并使用(yòng)攝影(yǐng)測量法來(lái)生成三維模型要比使用(yòng)少量高(gāo)精度的(de)三維掃描儀更加複雜(zá)和(hé)不準确。

4、精密機器人(rén)視覺指導：工業機器人(rén)在三維世界中工作。盲人(rén)機器人(rén)僅限于執行重複和(hé)結構化(huà)的(de)任務。3D機器視覺使機器人(rén)能夠感知其物(wù)理(lǐ)環境的(de)變化(huà)，并相應地進行調整，從而在基本應用(yòng)中提高(gāo)了(le)靈活性，實用(yòng)性和(hé)速度，例如拾放。

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