Bốn Loại Hình 3D Thường Gặp

Khi công nghệ thị giác 3D tiếp tục phát triển, nhiều giải pháp khác nhau đã xuất hiện để đáp ứng các nhu cầu công nghiệp và thương mại khác nhau. Bài viết này của HIFLY sẽ tìm hiểu bốn công nghệ tạo hình ảnh 3D phổ biến, phân tích nguyên lý hoạt động, ưu điểm, hạn chế và các tình huống ứng dụng điển hình của chúng.

1. Camera thị giác song nhãn

Hoạt động tương tự như thị giác song nhãn của con người, hệ thống thị giác lập thể sử dụng hai camera đặt góc để chụp hình từ các góc nhìn khác nhau một chút. Bằng cách tính toán sự sai lệch pixel (disparity) giữa hai hình ảnh, hệ thống có thể ước lượng thông tin độ sâu và tái tạo mô hình 3D.

Ưu điểm:

Cấu hình phần cứng giá rẻ

Kiến trúc hệ thống đơn giản

Thực hiện và vận hành dễ dàng
Hạn Chế:

Độ chính xác hạn chế (thường là mức milimét)

Không đủ cho ứng dụng công nghiệp cần độ chính xác cao
Ứng dụng: Nhận diện đối tượng cơ bản, điều hướng xe tự lái và cảm biến độ sâu cấp tiêu dùng.

2. Laser Line Profiler

Hệ thống này kết hợp một máy chiếu đường laser với một camera được đặt ở góc cố định. Khi dải laser quét qua một đối tượng di chuyển, camera ghi lại các biến dạng trong đường laser được chiếu để tạo ra đám mây điểm 3D.

Ưu điểm:

Độ chính xác trục Z xuất sắc (cấp độ sub-micron)

Độ chính xác trục XY trong khoảng vài chục micron

Thích hợp cho đo độ phẳng/chiếc độ cao chính xác cao
Hạn Chế:

Yêu cầu chuyển động cơ khí đồng bộ

Hiệu suất giảm với các bề mặt phản xạ
Sự thống trị công nghiệp: Hiện tại là giải pháp thị giác 3D được áp dụng rộng rãi nhất trong sản xuất để kiểm tra chất lượng và xác minh kích thước.

3. Camera 3D Ánh sáng Cấu trúc

Công nghệ này chiếu các mẫu ánh sáng mã hóa (lưới hoặc đốm) lên mục tiêu. Một hoặc nhiều camera sau đó phân tích các mẫu bị méo mó do bề mặt đối tượng để tính toán tọa độ 3D.

Ưu điểm:

Đo Lường Không Tiếp Xúc

Khả năng quét không vận động

Độ chính xác cấp vi mô trong các trường nhìn nhỏ

Hiệu quả trong các ứng dụng quy mô lớn
Hạn Chế:

Chi phí thiết bị cao hơn

Nhạy cảm với nhiễu sáng môi trường
Ứng dụng Chính: bắt ngẫu nhiên 3D

4. Máy quét Laser Time-of-Flight (ToF)

Hệ thống ToF đo thời gian khứ hồi của các xung laser hồng ngoại để tính toán khoảng cách. Đo lường thời gian bay trực tiếp này cho phép tạo bản đồ 3D thời gian thực.

Ưu điểm:

Hiệu suất thời gian thực xuất sắc

Thu thập độ sâu toàn trường

Kích thước hệ thống nhỏ gọn
Hạn Chế:

Độ chính xác đo lường hạn chế

Dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu đa đường
Tính phổ biến thương mại: Được sử dụng rộng rãi trong điện tử tiêu dùng (VR/AR), hệ thống an ninh và y tế hình ảnh. Ứng dụng công nghiệp chủ yếu bị giới hạn ở việc tránh chướng ngại vật AGV và điều hướng cơ bản.

Hướng dẫn so sánh và chọn công nghệ
Mỗi công nghệ đều xuất sắc trong các tình huống cụ thể:

Ứng dụng nhạy cảm với chi phí: THỊ GIÁC STEREO

Yêu cầu độ chính xác siêu cao: Phân tích đường laser

Quét bề mặt phức tạp: ÁNH SÁNG CẤU TRÚC

Cảm biến động thời gian thực: Hệ thống ToF