Willkommen in der Zukunft der 3D-Vision

Viele Jahre lang bestand die größte Herausforderung in der 3D-Vision darin, ein Roboter-„Auge“ zu entwickeln, das in der Lage wäre, die reale Welt so zu erfassen, wie sie ist – in Bewegung.

Herkömmliche 3D-Sensortechnologien haben mit dieser Herausforderung zu kämpfen, da keine von ihnen in der Lage ist, sich schnell bewegende Objekte zu scannen und gleichzeitig 3D-Bilddaten bereitzustellen, die die Kundenanforderungen nach hoher Auflösung und Genauigkeit erfüllen würden. em>

Dies hat sich mit der neuartigen Parallel Structured Light-Technologie geändert, die das Dilemma zwischen Qualität und Geschwindigkeit beendet. Wir sind endlich in der Zukunft des 3D-Sehens angekommen.

Parallelstrukturiertes Licht erklärt von Marcel Svec, Produktdirektor der Geschäftseinheit Sensors .

In unserem vorherigen Blog-Artikel „Die Revolution in der Bildverarbeitung“ haben wir uns mit dem Konzept des 3D-Scannens in Bewegung beschäftigt. Wir haben die Frage beantwortet, warum es eine Herausforderung für Standardtechnologien darstellt und wie das Parallel Structured Light diese Herausforderung bewältigt. Wir haben uns eingehend damit befasst, wie die Technologie funktioniert und wo sie im Vergleich zu anderen Ansätzen steht.

In diesem Blogartikel werden wir eine praktischere Haltung einnehmen.

Wie Sie wissen, ist die Parallel Structured Light-Technologie in der 3D-Kamera MotionCam-3D implementiert. Heute werden wir uns die Technologie aus Gerätesicht ansehen:Wir werden die Hauptteile und Körpereigenschaften von MotionCam-3D, die verschiedenen Modelle für verschiedene Anwendungen, ihre Scanfähigkeiten und wo Sie sie verwenden können, durchgehen und die einzigartigen Funktionen, die Sie mit anderen Technologien nicht erhalten.

Dazu vergleichen wir die 3D-Bildausgaben der gängigsten 3D-Sensortechnologien und vergleichen sie mit Parallel Structured Light, um ein objektives Verständnis ihrer Leistung zu erhalten.

Was ist MotionCam-3D?

Beginnen wir mit einer sehr einfachen Erklärung dessen, was MotionCam-3D ist:

MotionCam-3D ist eine industrielle 3D-Flächenkamera – also ein roboterhaftes „Auge“ – die für eine Vielzahl von Anwendungen zur Automatisierung industrieller, logistischer und anderer Arten von Prozessen verwendet werden können. Indem wir Robotern das sehen ermöglichen , die Kamera ermöglicht es ihnen, Objekte im 3D-Raum zu manipulieren oder ihre Qualität während der Herstellung zu bewerten.

Grundlegende Fakten über MotionCam-3D

MotionCam-3D besteht aus drei Hauptteilen:

1. Ein Projektor, der Licht auf die Szene emittiert
2. Eine Kameraeinheit, die die Szene aufnimmt
3. Eine Verarbeitungseinheit, die die 3D-Daten berechnet und über das Ethernet an einen PC sendet

Das Gerät kann auch über das Ethernet oder alternativ über einen 24-V-Stromanschluss mit Strom versorgt werden.

Alle diese Komponenten sind in einem schlanken, robusten und langlebigen Karbongehäuse zusammengebaut, das weniger als 1,5 Kilogramm wiegt. Dies ist von besonderem Vorteil für Hand-Augen-Anwendungen.

MotionCam-3D ist in drei verschiedenen Größen mit unterschiedlichen Reichweiten erhältlich:

1. Modell S =das kleinste Modell mit einer Reichweite von bis zu 60 cm. Es gibt auch eine erweiterte Version S+ mit einer Reichweite von bis zu 150 cm.
2. Modell M =das mittlere Modell mit bis zu 100 cm Reichweite. Die erweiterte Version M+ bietet eine Reichweite von bis zu 150 cm und eine verbesserte Genauigkeit.
3. Modell L =das größte Modell mit einer Reichweite von bis zu 300 cm.

Die +Modelle mit erweiterten Reichweiten eignen sich besonders für Hand-Auge-Anwendungen.

Alle fünf Modelle bieten die gleiche Auflösung von bis zu 2 Millionen 3D-Punkten, wobei die Dichte der Punktwolke vom Scanabstand abhängt. Bei einem Scanabstand von 1 Meter beträgt die Dichte beispielsweise 4 Punkte pro 1 Quadratmillimeter.

Wo können Sie MotionCam-3D verwenden?

Die robuste Scanleistung von MotionCam-3D ermöglicht es Ihnen, eine Vielzahl von Objekten aus unterschiedlichen Materialien zu scannen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die folgenden:

• Schwarzer Gummi
• Aluminium
• Kleine, dünne und glänzende Metallteile
• Plastikgegenstände
• Karton
• Halbtransparente oder von hinten beleuchtete Objekte

Die Fähigkeit, verschiedene Arten von Materialien zu scannen, zusammen mit ihrer hohen Auflösung, Genauigkeit und hohen Robustheit in anspruchsvollen industriellen Umgebungen und schwierigen Bedingungen, machen MotionCam-3D zu einem perfekten 3D-Vision-Gerät, das der Automatisierung in einer Vielzahl von Anwendungen dienen kann, wie z.

• Griff in die Kiste
• Palettierung und Depalettierung
• Verpackung
• Sortieren
• Kastendimensionierung
• Qualitätsprüfung
• Und viele andere

Was macht MotionCam-3D im Vergleich zu anderen 3D-Sensortechnologien so einzigartig?

Parallel strukturiertes Licht vs. strukturiertes Licht

Wenn Ihr Ziel eine hohe Qualität von 3D-Daten ist, können Streifenlichtsensoren eine gute Wahl für Sie sein. Sie können robuste Daten mit hoher Genauigkeit liefern und alle Arten von Materialien und Oberflächen unter verschiedenen Bedingungen scannen.

Sie haben jedoch eine schwerwiegende Einschränkung, nämlich dass sie nur verwendet werden können, wenn die Szene vollkommen statisch ist. Dies hat folgenden Grund:

Ein strukturiertes Lichtsystem projiziert eine Abfolge von Lichtmustern auf die Szene. Wenn sich das Objekt bewegt, wird das projizierte Muster unterbrochen. Dies führt zu einem unlesbaren Muster mit starkem Rauschen, fliegenden Artefakten oder unvollständigen Punktwolken.

Wenn Sie bewegte Szenen scannen müssen, gibt es andere, besser geeignete Technologien. Sehen wir uns diese jetzt an.

Parallel strukturiertes Licht vs. aktives Stereo / ToF

Die beliebtesten 3D-Sensortechnologien zum Scannen von Objekten in Bewegung sind Time-of-Flight (ToF) oder aktive Stereosysteme.

Ihr Hauptvorteil ist die hohe Scangeschwindigkeit. Leider geht das zu Lasten der Qualität. Die Auflösung dieser Systeme ist normalerweise VGA (Video Graphics Array =ein Auflösungsstandard zur Darstellung von Grafiken auf Monitoren) und deren Genauigkeit nur wenige Millimeter erreichen kann. Ein weiterer Schwachpunkt ist, dass sie keine schönen Details an den Rändern der gescannten Objekte darstellen können und das 3D-Bild ziemlich stark verrauscht ist.

Wenn wir die obigen Argumente zusammenfassen, erhalten wir Folgendes:

Einerseits gibt es aktive Stereo- oder Time-of-Flight-Systeme, die eine hohe Geschwindigkeit, aber eine geringe Qualität bieten können.

Auf der anderen Seite gibt es Systeme mit strukturiertem Licht, die eine hohe Qualität liefern können, aber nicht zum Scannen von sich bewegenden oder vibrierenden Objekten verwendet werden können.

Aber Wir wollen sowohl eine hohe Geschwindigkeit als auch eine hohe Qualität erreichen, um sich schnell bewegende Objekte in hoher Auflösung und Genauigkeit scannen zu können. Dies ist eine Notwendigkeit in unzähligen Anwendungen, wie können wir also zufriedenstellende Ergebnisse erzielen?

Glücklicherweise vereint die Parallel Structured Light-Technologie das Beste aus beiden Welten – die Geschwindigkeit von aktiven Stereo- und Time-of-Flight-Systemen und die Qualität von Streifenlichtsensoren.

Sehen Sie sich die folgende Szene an, die von MotionCam-3D aufgenommen wurde.

Die Szene bewegt sich, aber das 3D-Bild ist immer noch vollkommen klar. Sie können sehen:

• Eine hochauflösende Punktwolke mit 900.000 3D-Punkten
• Submillimetergenauigkeit
• Geräuscharm
• Detaillierte Konturen der gescannten Objekte
• Hohe Robustheit
• Vollständigkeit des Scans auf verschiedenen Materialien

MotionCam-3D hat auch einen statischen Modus, der die Genauigkeit und Auflösung auf 2 Mpx verdoppelt. Dies macht es zu einem wirklich vielseitigen Gerät für alle Arten von Anwendungen.

Paradigmenwechsel, der die Bildverarbeitung verändert

Die Parallel Structured Light-Technologie beendet endlich das Dilemma, ob Sie bei Ihren Projekten Geschwindigkeit der Qualität vorziehen sollten oder umgekehrt.

Es stellt einen echten Paradigmenwechsel in der Bildverarbeitungsbranche dar, da es bestehende Anwendungen schneller und zuverlässiger machen kann. Gleichzeitig öffnet es die Tür zu vielen neuen Anwendungen, die vorher nicht möglich waren.

Zu den Hauptvorteilen von MotionCam-3D gehören:

• Es kann ohne Synchronisierung in dynamischen Systemen eingesetzt werden
• Es kann in Anwendungen eingesetzt werden, in denen die Bewegung nicht linear, sondern zufällig ist
• Es kann herkömmliche 3D-Anwendungen wie den Griff in die Kiste beschleunigen
• Es kann zum Scannen von vibrierenden Szenen verwendet werden
• Es kommt der Hand-Augen-Robotik zugute, da der Roboter nicht anhalten muss, um einen Scan durchzuführen
• Sie liefert einen kontinuierlichen Strom hochwertiger 3D-Daten im Vergleich zu Technologien, die jeweils nur einen Scan durchführen können
• Dank seiner hohen Scangeschwindigkeit kann er komplizierte 2D-Anwendungen ersetzen, ohne dass Beleuchtung und Vor-Ort-Kalibrierung erforderlich sind
• Und vieles mehr, da dies nur ein kleiner Teil der Möglichkeiten ist, die MotionCam-3D bietet.

Lassen Sie uns sie gemeinsam erkunden. Es ist an der Zeit, die Welt in Bewegung zu sehen.