Cztery wspólne typy widzenia 3D

W miarę jak technologia widzenia 3D kontynuuje swoje rozwojowe kroki, pojawiły się różne rozwiązania spełniające różnorodne potrzeby przemysłowe i komercyjne. W tym artykule HIFLY analizuje cztery powszechnie stosowane technologie obrazowania 3D, badając ich zasady działania, zalety, ograniczenia oraz typowe scenariusze zastosowań.

1. Kamera dwuczaszka

Działając podobnie do ludzkiego widzenia dwucząstkowego, systemy stereowizyjne wykorzystują dwie kamery ustawione pod kątem, aby przechwytywać obrazy z nieco różnych perspektyw. Poprzez obliczanie przesunięcia pikseli (różnicy) między dwoma obrazami, system może oszacować informacje o głębokości i odtworzyć modele 3D.

Zalety:

Tani konfiguracja sprzętowa

Prosta architektura systemu

Łatwa implementacja i obsługa
Ograniczenia:

Ograniczona precyzja (zazwyczaj na poziomie milimetra)

Niewystarczająca dla aplikacji przemysłowych o wysokiej precyzji
Zastosowania: Podstawowe rozpoznawanie obiektów, nawigacja pojazdów autonomicznych i czujniki głębokości klas consumerskiej.

2. Laserowy Profilator Linii

Ten system łączy projektor linii laserowej z kamerą umieszczoną pod stałym kątem. Gdy pas lasera skanuje poruszający się obiekt, kamera rejestruje deformacje w projekowanej linii, aby wygenerować chmury punktów 3D.

Zalety:

Wyjątkowa precyzja osi Z (na poziomie submikronowym)

Dokładność osi XY w zakresie kilkunastu mikrometrów

Idealne do pomiaru płaskości/wysokiej precyzji wysokości
Ograniczenia:

Wymaga zharmonizowanego ruchu mechanicznego

Wydajność obniża się przy powierzchniach odbijających
Przewaga przemysłowa: Obecnie najbardziej powszechnie stosowane rozwiązanie wizji 3D w produkcji do kontroli jakości i weryfikacji wymiarowej.

3. Kamera 3D o strukturalnym świetle

Ta technologia projektuje zakodowane wzory światła (siatki lub plamy) na cele. Jeden lub więcej kamer analizuje następnie zniekształcone wzory spowodowane przez powierzchnie obiektów, aby obliczyć współrzędne 3D.

Zalety:

Pomiar bezkontaktowy

Możliwość skanowania w stanie spoczynku

Precyzja na poziomie mikro w małych polach widzenia

Efektywna w zastosowaniach wielkoskalowych
Ograniczenia:

Wyższe koszty equipmentu

Wrażliwa na zakłócenia światła otoczenia
Główne zastosowanie: losowe chwytanie w 3D

4. Skaner laserowy Time-of-Flight (ToF)

Systemy ToF pomiar czasu powrotu impulsów lasera podczerwonego, aby obliczyć odległości. Ten bezpośredni pomiar czasu przelotu umożliwia mapowanie 3D w czasie rzeczywistym.

Zalety:

Wybitna wydajność w czasie rzeczywistym

Pełne pozyskiwanie głębokości pola

Kompaktowy rozmiar systemu
Ograniczenia:

Ograniczona precyzja pomiarowa

Ulega wpływowi zakłóceń wielościeżkowych
Obecność na rynku komercyjnym: Szeroko stosowane w elektronice konsumentów (VR/AR), systemach bezpieczeństwa i medycznej wizji. Przemysłowe zastosowania głównie ograniczone do unikania przeszkód przez AGV i podstawowej nawigacji.

Przewodnik porównawczy i wyboru technologii
Każda technologia wykracza w określonych scenariuszach:

Aplikacje wrażliwe na koszty: WIDOWANIE STEREO

Wymagania dotyczące ultra-wysokiej precyzji: Profiling linii laserowej

Skanowanie złożonych powierzchni: ŚWIATŁOŚĆ STRUKTUROWANA

Czujność dynamiczna w czasie rzeczywistym: Systemy ToF