3d相機機器視覺檢測技術

以往我們所說的機器視覺檢測技術，通常是指2D的視覺系統，即通過攝像頭拍到一個平面的照片，然後通過圖像分析或比對來識别物體，能看到物體一個平面上特征，可用于缺失/存在檢測、離散對象分析、圖案對齊、條形碼和光學字元識别，以及基于邊緣檢測的各種二維幾何分析。由于2D視覺無法獲得物體的空間坐标資訊，是以不支援與形狀相關的測量，諸如物體平面度、表面角度、體積或者區分相同顔色的物體之類的特征，或者在具有接觸側的物體位置之間進行區分，而且2D視覺測量物體的對比度，這意味着依賴于光照和顔色/灰階變化，測量精度易受變量照明條件的影響。

什麼是3D機器視覺，3D機器視覺可以粗略地定義為允許3D對象或表面的三維測量或檢查的技術。有幾種不同的方式可以實作：

1、雷射輪廓分析：雷射輪廓分析是最受歡迎的3D成像技術之一。被測物體通過雷射束移動，因為以已知角度定位的相機記錄當物體穿過它時雷射器的變化輪廓。這種配置在工廠生産地闆或包裝線上特别受歡迎，因為它依賴于相對于雷射器移動的物體，這意味着它非常适合于傳送帶上的産品。

2、立體成像：另一種流行的3D成像技術是立體成像，其中兩個相機用于記錄物體的2D圖像，然後可以将其三角化并制成3D圖像。與雷射輪廓分析一樣，這種技術也允許在測量和記錄時物體的移動。使用随機靜态照明圖案還可以為普通表面和沒有自然邊緣的對象提供任意紋理，這是許多立體重建算法所需要的。

3、條紋投影：在條紋投影中，條紋圖案投影到待測量的整個表面區域上。然後通過垂直于被測物體定位的錄影機記錄圖像。所建立的點雲能夠使高度分辨率比雷射分析方法能夠提供的高出兩個數量級。條紋投影也更具可擴充性，測量區域範圍從1毫米到超過1米。

4、飛行時間：飛行時間法測量光脈沖到達被測物體然後傳回的時間。測量每個圖像點所花費的時間将根據對象的大小和深度而變化，是以每個點将在測量時提供該資訊。

3D視覺的好處，更豐富的資料采集，3D視覺可以測量産生2D系統不能的形狀資訊。 是以，可以測量與形狀相關的特征，例如物體平直度，表面角度和體積。

1、測量穩定性：3D傳感器中的所有元件都被牢固地安裝在單個光機械元件上，以確定重複性，焦距相對于發射器和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移動。

2、精度和重複性：利用3D機器視覺提供的深度測量資訊，由于物體位置(距傳感器的距離)而導緻的誤差不再可能，這意味着物體可以在傳感器的測量體積内的任何位置移動，并仍能得到準确的結果。這簡化了物體固定要求，并降低了系統設計和維護成本。

3、多傳感器拼接：3D機器視覺的另一個好處是能夠使用已知的僞像将來自相對較少的多個掃描器的3D點雲拼接在一起，進而校準到通用坐标系。例如，可以用多個掃描器掃描諸如卡車架構的大物體。定位和對準數以百計的二維相機，并使用攝影測量法來生成三維模型要比使用少量高精度的三維掃描器更加複雜和不準确。

4、精密機器人視覺指導：工業機器人在三維世界中工作。盲人機器人僅限于執行重複和結構化的任務。3D機器視覺使機器人能夠感覺其實體環境的變化，并相應地進行調整，進而在基本應用中提高了靈活性，實用性和速度，例如拾放。