【利元亨总冠名•高工年会】ToF技术“洞穿

如何让机器人在复杂视觉识别环境下实现高速工作，一直是困扰集成商的一大难题。以往应用2D视觉技术，工业机器人只能完成基于二维平面图像颜色信息的识别，在自动化操作中还得受限于目标物体是否有序平铺，例如在分拣领域，工业机器人只能完成固定模式物体的抓取，而对于复杂堆叠物体的识别和分拣，大部分还是得依靠人工方式完成，极大地限制了工业生产的效率。

3D视觉识别技术应运而生，它就像是人的眼睛，除了看到物体之外，还能得到这些物体的深度信息，并且能在多维的角度实现定位识别。显然，对于高标准的工业化生产线，3D视觉识别技术适应范围更广。有业内人士甚至表示，3D视觉的出现，是继黑白到彩色、低分辨率到高分辨率、静态图像到动态影像后的第四次视觉革命。

目前3D视觉方案主要有三种结构光法、双目立体视觉法与ToF法。具体来说，结构光法的原理是由结构光投射器向被测物体表面投射可控制的光点、光条或光面结构，并由图像传感器获得图像，通过系统几何关系，利用三角原理计算得到物体的三维坐标。双目立体视觉法则是通过两个摄像头来提取包括三维位置在内的信息进行深度感知。

ToF是飞行时间(Time of Flight)技术的缩写，基本原理是传感器发出经调制的近红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息，再结合传统的相机拍摄，就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来。

青岛维感科技有限公司（以下简称“维感科技”）CEO杨洪涛表示，三种方案都各有特点和优势。结构光法在近距离的精度较好，功耗较低，在抗光性和距离覆盖方面具有局限性；双目立体视觉法成本较小，对于算力要求较高；飞行时间法的抗光性很好，距离覆盖也更远，传统的ToF技术存在分辨度低、帧率低、功耗高的劣势。

杨洪涛表示“我们公司的ToF技术在一定程度上克服了这几个劣势，分辨度可以达到640 x 480，帧率可达到60Hz，对功耗的控制也在比较理想的范围。”

他介绍，维感科技ToF产品作为智能制造设备的“眼睛”，具备环境适应力强、可靠性高、响应速度快的特点，相比于双目视觉、结构光等方案，ToF方案在中距离探测范围具有不可替代的优势。

据介绍，维感科技成立于2020年5月，致力于ToF技术领域的产品和系统方案开发。虽然公司成立至今仅半年时间，但团队成员并非初出茅庐，均从事相关技术研究4年以上，拥有30多项专利，曾为Sony、 Facebook、Huaei、Google、Amazon等多家行业头部客户成功交付40多个项目，行业内资源、经验丰富，从业生涯累计产品出货量4000万+。值得一提的是，维感科技还是腾讯微信刷脸支付设备的ToF模组供应商。

“我们具备完整的光学设计能力，目前可以提供从水平角度60°到120°的全系列ToF产品，有效探测距离最远可达10m。，我们还具备围绕ToF技术的标定算法和后处理算法能力。”杨洪涛表示。

，对于ToF技术的核心痛点，例如多径反射、多机共存、杂散光抑制方面，维感科技团队都有较深的算法研究以及专利支持，在某些特定场景下可以减少甚至消除上述影响，从而满足客户要求。

维感科技基于ToF技术开发的DCAM710模组已经在市场上销售三年，经过全球400多个开发者的验证和反馈、内部完整的研发测试规范、工厂测试规范、信赖性测试规范，并通过相关海内外认证如FCC、FDA和CE。

针对工业市场，维感科技还专门开发出三款标准ToF模组DCAM550，DCAM800，DCAM800LITE，供客户根据实际情况选择。

从具体应用上来看，这些ToF模组能高精度地识别三维信息，辅助机械手的运动轨迹规划，针对散乱、无序堆放的物品进行3D识别和定位，协助工业机器人实现多品种工件的机器人3D抓取上料定位，以及复杂多面工件、料框堆叠物体的立体识别定位。，还可应用于3D装配、定位、涂胶等工艺，进行输送带上物体的快速3D抓取定位等。

结合三维视觉，维感科技还助力协作机器人实现物料检测、整理、堆放和装载等操作。，该技术通过扫描物体，抓取三维数据，辅助产品设计。

除了工业领域的应用，在物流方面，基于ToF技术的3D视觉还能帮助移动机器人实现实现避障、定位、导航等功能。

其中DCAM800是一款高可靠性工业产品，防水防尘等级可达到IP65，具备千兆网口，可通过PoE或DC JACK供电。

2020年，维感科技在DCAM550基础上再推面向移动机器人的DCAM550-P（PoE网口版本）和DCAM550-U（USB版本）两款新品。通过三维相机实现环境三维监测与地图重建，辅助导航与路线规划。该产品分辨率达到640480，每秒可拍30帧；TOF视角为69°（水平）51°（垂直），并可实现定制，最大可支持到120°（水平）90°（垂直）；在环境条件方面，适应 -20℃到50℃大范围的运行温度区间。

DCAM550-P规格

DCAM550-U规格

在100K LUX光照条件下的实测效果

杨洪涛说道“DCAM550这款产品设计寿命在5年以上，对于工业定制化客户还可以提供多年的质保周期。”

维感科技不仅扎根智能制造，在安防领域同样深耕多年，运用ToF技术，开发出“人流统计”、“养老看护”等多重应用场景。

杨洪涛介绍，公司正围绕ToF技术布局“模组+整机+系统”多层商业模式，不停夯实技术，扩充方案，开拓新的应用方向，布局全球营销网络，专注于在垂直场景做深做透，致力于成为“ToF专业模组厂商和场景应用专家”。

值得一提的是，2020年12月21日-23日，由高工机器人主办的【利元亨总冠名】2020高工机器人&高工移动机器人年会暨【节卡机器人冠名】第七届高工金球奖颁奖典礼将在深圳机场凯悦酒店举行，本次大会以“穿越战略迷局谋定智造大计”为主题。

今年年会共设12大专场。届时，600+机器人产业链上下游企业，1000＋企业高层欢聚一堂，涉及核心零部件、本体、系统集成等全产业链。

维感科技作为此次会议的赞助商，将在年会上展示其最新产品及应用。