3D視覺產(chǎn)品提供了2D視覺不能獲取的高度信息，給很多檢測需求帶來了可行性，諸如相對高度，體積計算，物體表面平面度和厚度測量以及機器人的無序抓取等等，從而開拓了視覺的檢測領域，也大大的刺激了3D技術的革新。隨著3D視覺越來越成熟，在發(fā)展的過程中，涌現(xiàn)出了很多種原理的新技術產(chǎn)品，其中主要有：激光三角測量原理、時間飛行原理(TOF)、結構光原理以及雙目視覺原理。
SICK作為全球性的為工業(yè)領域提供完整解決方案的專業(yè)傳感器供應商，亦深耕3D產(chǎn)品多年，為需求市場也帶來了一系列出色的3D產(chǎn)品和解決方案。
(SICK 3D相機原理示意圖)
下面我們來聊一聊SICK 3D機器視覺原理和其對應的產(chǎn)品與應用。
激光三角測量原理
激光三角測量原理是測量系統(tǒng)向物體投射一條光束，由于物體表面高度的不同，導致相機接受到的光束在圖像上的行數(shù)不同，從而根據(jù)變換關系獲取激光線表面高度信息(即剖面數(shù)據(jù))。通過測量系統(tǒng)與物體的相對移動，完成不同位置的剖面收集，進而拼接生成3D圖像。
SICK 3D激光三角測量的系列產(chǎn)品及特點：
1. Trispector/TrispectorP
智能/可編程的一體式3D 相機
相機可進行圖像處理，便于嵌入應用，同時支持輸出圖像功能
2. RulerX/RulerXC/RulerXR/Ruler3000系列(一體式3D相機)和Ranger3系列(分體式3D相機)
采用 ROCC 技術的SICK M30 CMOS新一代傳感器
采樣頻率：全幅模式可達7 KHz, AOI模式可達46 KHz
可同時提供高度圖、反射圖和漫反射圖多種圖像數(shù)據(jù)
典型使用場景如下：
時間飛行原理(TOF)
時間飛行原理(TOF)是通過發(fā)射光脈沖(一般為不可見光，即紅外光)到被觀測物體上，然后物體反射回的光脈沖被相機捕捉。通過探測光脈沖從發(fā)射到接收之間的飛行(往返)時間來計算相機與被測物體之間的距離。
SICK 時間飛行(TOF)的相關產(chǎn)品系列產(chǎn)品及特點：
1. Visionary-T：
每秒拍攝多達 50幅 3D 圖像
每次拍攝 144 x 176 像素
抗環(huán)境光干擾能力：高達50K lux
防護等級：IP67
2. Visionary-T Mini：
高分辨率500 X 400pixels
傳輸速率高達 30幀/S
3D點云智能過濾功能
防護等級：IP67 & IP69K
工作環(huán)境溫度-10℃...+50℃
客戶受益：
緊湊型外觀設計
過濾可提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，提高表現(xiàn)性能
易于設置和配置，適用于廣泛的應用
基于AppSpace平臺開發(fā)各種應用APP
典型使用場景如下：
1. 防碰撞：
檢測地面上的物體，例如顯示的載人叉車或起重機
2. 碼垛和拆垛：
檢測可用和占用區(qū)域，以控制和優(yōu)化托盤處理解決方案
3. 物體檢測：
用于在高架倉庫裝卸任務中檢測托盤的準確位置，以及AGV小車的拾取位置
4. 機器人引導：
檢測自動取放應用的盒子位置和可放置空間位置
5. 自動行李托運：
在自動落袋柜臺檢測袋子的體積;在圖中，由于沒有按下箱子的把手，因此超出了允許的尺寸
6. 質(zhì)量檢查：
通過將圖像與預定義模型進行比較以識別不適當?shù)臓顩r，從而檢測不良偏差;在圖像中，座椅上有一把螺絲刀
結構光原理
結構光原理是向物體投射出黑白相間的結構性光束，這些光束由于物體表面形狀的不同而產(chǎn)生變形，表現(xiàn)在圖像中則是結構性光束發(fā)生了變形和扭曲，即高差變化和不連續(xù)，高差變化的程度用于計算深度，不連續(xù)則顯示出了物體表面的物理間隙，進而計算出物體的位置和深度等信息，最終復現(xiàn)三維空間。
SICK的Visionary-S系列硬件使用2個IR相機和1個RGB相機。將結構光照明與成熟的彩色攝像技術相結合，實時提供彩色深度圖像(即包含三維坐標和RGB信息的點云數(shù)據(jù))。使用多相機不同角度拍攝場景的兩幅圖像疊加在一起，使復現(xiàn)的圖像更準確，質(zhì)量更佳。
SICK 3D結構光的系列產(chǎn)品及特點：
Visionary-S系列：
每秒多達 30張 彩色深度 圖像
分辨率：640px * 512px;
更大的視野范圍：60°* 50°;檢測距離：0.5 ~ 6.5m
抗干擾能力更強：可在黑暗和最大 40k lx 的環(huán)境光下工作
溫度范圍：0℃ ... 50℃(取決于外殼);防護等級：IP67
HDR 模式
典型使用場景如下：
1.商品尺寸標注。可以使用 3D 快照圖像對貨物進行靜態(tài)測量
2. Bin-Picking：3D 攝像頭為機械臂定位提供數(shù)據(jù)
3. 碼垛和卸垛
4. 港口：集裝箱定位
雙目視覺原理
雙目視覺原理根據(jù)通過兩個鏡頭平行拍攝物體，并將影像疊合，處理單元根據(jù)已知的焦距和鏡頭之間距離推算出物體與傳感器之間的深度信息，類似人眼感知物體距離的原理。后續(xù)又發(fā)展衍生多目視覺系統(tǒng)。
通常分為如下過程：
傳感器頭捕獲原始 3D 數(shù)據(jù)，評估單元以類似于大腦的方式進行編程解讀，以分析和處理傳感器頭所看到的內(nèi)容，并解析創(chuàng)建出深度圖像。這種工作原理使得SICK先進的Visionary-B 特別適合作為戶外應用的 3D 系統(tǒng)。
1. 獲取不同視角的2個圖像
2.疊加兩張圖片
3. 創(chuàng)建具有深度信息的圖像
SICK 3D雙目視覺的系列產(chǎn)品及特點：
Visionary-B系列：
距離值：250 × 496 像素以及 2D 圖像：544 × 828像素
更大溫度范圍：從 ?40℃ 至 +75℃
專為惡劣的戶外環(huán)境設計：IP69K防護等級。可在強烈的陽光、雨水下工作。
智能圖像處理：物體的分類和定位
二合一解決方案：每秒各八幅 3D 圖像和 2D 圖像
可進行近來幾小時的活動記錄
典型使用場景如下：
港口和起重機：
? 引導容器揀選
? 存在檢測
? 駕駛輔助和碰撞警告
礦業(yè)：
? 駕駛輔助和碰撞警告
? 自動轉向
建筑工地：
? 支持 3D 站點管理
? 挖掘期間的支持
? 駕駛輔助和碰撞警告
? 物體和車輛監(jiān)控
農(nóng)林：
? 液位監(jiān)控
? 線路引導
? 料堆檢測
? 駕駛輔助和碰撞警告
SICK是工業(yè)用智能傳感器和傳感技術解決方案的主要制造商之一。擁有以上不同成像原理的高性能的3D相機系列產(chǎn)品，適用于不同行業(yè)的不同應用場合。我們在各行各業(yè)擁有著豐富的經(jīng)驗，會根據(jù)客戶的需求測試并優(yōu)化系統(tǒng)解決方案。SICK 是值得您信賴的供應商和研發(fā)合作伙伴!
（來源：西克）
