新型 3D 视觉技术——应对机器视觉的挑战

随着全球范围内新冠疫情的爆发，各行各业正面临前所未有的挑战与机遇。在这特殊的时期，市场在不断变化，对技术革新提出更高的要求。尤其是对于那些涉及到物流、仓储和包装的领域来说，如何在如此激烈的市场竞争中站稳脚跟，满足日益增长的需求，成为摆在他们面前的重要任务。在这一背景下，蓬勃发展的3D视觉技术成为了这些领域不可或缺的工具。从立体视觉到结构光技术，再到飞行时间技术，各式各样的3D成像技术正以其强大的优势迅速占领市场，为最终用户和原始设备制造商解决前所未有的成像难题。

驾驭飞行时间：精准计算与测量的新纪元

在这片科技前沿的领域里，飞行时间技术犹如一颗新星，闪耀在物流领域的天空。尽管立体视觉和结构光等区域扫描3D技术为货箱拣选应用提供了助力，但飞行时间（ToF）技术更擅长完成诸如测量和计算箱子尺寸等任务。想象一下，使用LUCID Vision Labs的Helios2 ToF相机，物流、物料搬运和机器人应用将实现怎样的跨越？这款新型相机与旧版Helios相比，不仅透光率提升了惊人的2.5倍，而且3D精度也跃升了超过50%。这一切的背后，是客户需求的力量推动公司不断突破技术的极限。

LUCID公司创始人兼总裁Rod Barman激情满怀地表示：“为了满足日益增长的需求，我们不断将最新技术融入设计的产品中，以应对当前和未来潜在的应用挑战。无论是尺寸测量、机器人还是AGV，我们始终致力于走在科技前沿。”

而在康耐视的视野中，物流领域3D应用的最大需求莫过于盒子尺寸标注。想象一下，当零件在运动中移动时，如何准确地进行标注？过去，这需要多个激光器和一个外部摄像头来捕捉图像。但现在，有了像3D-A1000这样的智能系统，它将2D和3D技术融为一体，通过web界面即可快速完成尺寸标注。这不仅提高了效率，更是提升了准确性，为物流行业带来了革命性的变革。

在这个飞速发展的时代，飞行时间技术正带领我们迈向一个新的纪元，一个计算与测量更加精准、高效的纪元。康耐视的John Keating解释其公司新推出的产品——先进的A1000系统时提到：“通过使用这一系统，客户会发现其强大的便捷性。基于网络界面设计的A1000系统，其核心仍然是强大的In-Sight摄像头，并附带简洁的设置流程。”他进一步指出，更简单的部署流程意味着人们关于使用三维技术的顾虑将大大减少。随着客户在A1000系统上取得的成功，物流领域正涌现出新的三维应用。例如，在空托盘场景中定位物体一直是具有挑战性的应用之一，但现在，随着这一系统的推出，这些问题正逐渐得到解决。他还强调了在物流领域的客户已经开始利用深度学习技术推动三维成像的发展。与此Matrox Imaging公司的产品经理Mathieu Larouche也提到了传统应用如视觉引导机器人和箱子尺寸测量等也是推动三维成像技术发展的关键因素之一。为了简化客户的工作流程，Matrox公司也在积极支持GenDC模块的开发工作，旨在标准化不同组件之间的数据交换流程。关于未来的市场趋势，Larouche认为深度学习和三维成像技术的结合将是充满潜力的发展方向。通过这种方式，人们可以更有效地使用三维成像技术来解决现实世界的问题。关于周期时间的注意事项

随着包装应用对3D视觉技术的依赖日益加深，我们必须对周期时间给予足够的重视。据CapSen Robotics公司首席执行官Jared Glover所言，最终用户和OEM厂商都必须预先考虑周期时间的需求，以避免可能出现的问题。

在众多的3D视觉引导的机器人应用中，机器人的运作方式各不相同，每次取货或放货时的移动路径也不尽相同。相较于那些重复相同动作的机器人，3D视觉引导机器人的周期时间显得不那么稳定。在生产线设计时，我们必须充分考虑到这一因素。为了应对可能的周期时间波动，我们可以在拣选机器人前后设置额外的缓冲区；若需确保稳定的周期时间且不容许任何偏差，增加额外的机器人作为冗余也是一种有效的策略。

探索康耐视In-Sight 3D-L4000视觉系统的深度洞察之旅

想象一下这样一个场景：一个箱子装满了瓶子，每一次移动都可能引发倾斜的问题。在这个情境下，传统的机器视觉可能捉襟见肘，而康耐视的全新In-Sight 3D-L4000嵌入式视觉系统则凭借独特的优势，展示了它的超强实力。面对瓶子的四处移动带来的视觉干扰，普通的二维视觉很难准确识别和处理。但康耐视的这款新型视觉系统能够利用三维视觉技术，赋予用户理解物体深度的能力。这使得它能够在处理复杂的检测任务时表现出更高的准确性。相较于传统系统，其强大的性能不仅扩展了视觉检测的范围，也增加了可以执行的检测类型。而这一切都归功于康耐视最新的三维成像技术。这项创新技术可以迅速解决包装问题，即使在需要透视特定区域下方层级混合的情况下也能应对自如。例如，在铁路检测领域，尽管高速运行、持续振动和恶劣的环境条件可能给检测带来困难，但康耐视的三维视觉技术仍然能够准确地捕捉轨道轮廓和轮辋的微小变化。这种技术的核心在于三角测量原理，结合外部激光器和独立的相机协同工作，共同构建一个强大而精确的检测系统。这不仅提高了检测精度和可靠性，而且为工厂内外的各种应用打开了新的大门。从包装到铁路检测，康耐视的In-Sight 3D视觉系统正在改变我们对机器视觉的认知，让我们看到更多可能性和潜力。Photonfocus公司为各类应用提供了一些独特的技术优势。其中，名为LinLog的相机内固件功能可以实时实现高动态范围成像，让用户同时拥有明亮和黑暗的条件，并生成可用于检查目的的平均图像。

检测多个激光线轮廓是一个复杂的任务，但Photonfocus公司通过其Multipeak Linefinder算法成功实现了这一功能。当激光束经过镜面反射时，会形成一条主线和许多次要线，这个算法则帮助OEM找到适合的激光线进行检测。

谈及3D算法方面的经验，Photonfocus公司固件/设计主管Reto Lienhardt表示，公司会根据客户需求不断改进算法。在扫描金属或玻璃时，反射的固有问题也可以在算法中得到解决。这是他们能够并行检测多条线路的主要原因之一，也是其3D解决方案能够部署到铁路检测等多个市场领域的原因。

对于希望开发专用3D成像系统的机器制造商和系统集成商，Euresys公司的Open eVision软件中的Easy3D库等工具可以提供帮助。客户若想用一条或两条激光线投影到移动表面上实现3D成像系统，就需要提取激光线并将其转换为高度图或3D点云，这是3D处理和分析所必需的。对此，该公司美洲销售和支持副总裁Mike Cyros提供了详细的解释。

除了Easy3D软件库之外，Euresys还推出了Coaxlink Quad 3D-LLE图像采集卡，这一硬件解决方案专为各类应用而设计，能够自动、即时地从CoaXPress相机中提取激光线。我们并不提供一成不变的3D解决方案，而是为客户提供构建个性化的3D视觉系统的基石。Easy3D软件和Coaxlink Quad 3D-LLE为系统开发人员打造了一个功能丰富、易于操作的平台。

随着科技的不断进步，3D成像技术日新月异，正迈向一个全新的拐点。John Keating认为，未来人们会将3D视为一个通用术语，用来描述由不同设备以不同方式创建的3D图像集合，就像我们看待能以不同方式创建2D图像的2D相机一样。

值得注意的是，3D并不是一个单一的技术领域。我们有基于激光、飞行时间、立体视觉等多种方法。John Keating表示，人们开始摒弃对3D的固有观念，开始以更加开放和灵活的方式思考这一问题，将其视为与2D更为相似的一种技术方向。随着认识的深入和技术的发展，人们对于如何运用这些技术来创造更为生动、真实的视觉体验充满期待。在浩瀚的技术海洋中，有时你会发现，即使是引领风潮的3D成像技术也会有着名称上的差异。在这个市场上，各家企业往往会用独特的命名方式来为自己的产品打上独特的标签。这些不同名称背后的解决方案，其核心目的都是为了提升生产率。名称或许各异，但目标始终如一——让我们的生活和工作更加高效、便捷。这，就是技术的魅力所在。