Bem-vindo ao futuro da visão 3D

Por muitos anos, o principal desafio na visão 3D foi desenvolver um “olho” robótico que fosse capaz de capturar o mundo real como ele é – em movimento.

As tecnologias de detecção 3D convencionais têm lutado com esse desafio, nenhuma delas sendo capaz de escanear objetos que se movem rapidamente e, ao mesmo tempo, fornecer dados de imagem 3D que satisfaçam os requisitos do cliente para alta resolução e precisão.

Isso mudou com a nova tecnologia Parallel Structured Light, que acaba com o dilema entre qualidade e velocidade. Finalmente chegamos ao futuro da visão 3D.



Luz Estruturada Paralela explicada por Marcel Svec, Diretor de Produto da Unidade de Negócios de Sensores .

Em nosso artigo de blog anterior sobre “A revolução na visão de máquina”, discutimos o conceito de escaneamento 3D em movimento. Respondemos à pergunta de por que isso representa um desafio para as tecnologias padrão e como a luz estruturada paralela supera esse desafio. Mergulhamos profundamente em como a tecnologia funciona e onde ela está em comparação com outras abordagens.

Neste artigo do blog, adotaremos uma postura mais prática.

Como você sabe, a tecnologia Parallel Structured Light é implementada na câmera 3D MotionCam-3D. Hoje veremos a tecnologia do ponto de vista do dispositivo:veremos as principais partes e características do corpo do MotionCam-3D, os diferentes modelos para diferentes aplicações, seus recursos de digitalização e onde você pode usá-los e os recursos exclusivos que você não obterá com outras tecnologias.

Para isso, vamos comparar as saídas de imagem 3D das tecnologias de detecção 3D mais populares e compará-las com a luz estruturada paralela para obter uma compreensão objetiva de seu desempenho.

O que é MotionCam-3D?

Vamos começar com uma explicação bem básica do que é MotionCam-3D:

MotionCam-3D é uma câmera 3D de varredura de área industrial - ou seja, um "olho" robótico – que pode ser usado para uma variedade de aplicações para automatizar processos industriais, logísticos e outros tipos. Ao permitir que os robôs vejam , a câmera permite manipular objetos no espaço 3D ou avaliar sua qualidade durante a fabricação.

Fatos básicos sobre MotionCam-3D

MotionCam-3D consiste em três partes principais:

1. Um projetor que emite luz na cena
2. Uma unidade de câmera que captura a cena
3. Uma unidade de processamento que calcula os dados 3D e os envia pela Ethernet para um PC

O dispositivo também pode ser alimentado pela ethernet ou, alternativamente, por um conector de alimentação de 24V.

Todos esses componentes são montados em um corpo de carbono elegante, robusto e durável, que pesa menos de 1,5 kg. Isto é uma vantagem especial para aplicações mão-olho.

MotionCam-3D está disponível em três tamanhos diferentes com diferentes faixas de varredura:

1. Modelo S =o menor modelo com alcance de varredura de até 60 cm. Há também uma versão estendida S+ com alcance de varredura de até 150 cm.
2. Modelo M =o modelo médio com alcance de varredura de até 100 cm. A versão estendida M+ oferece um alcance de varredura de até 150 cm e maior precisão.
3. Modelo L =o maior modelo com alcance de varredura de até 300 cm.

Os modelos + com alcances de varredura estendidos são especialmente adequados para aplicações mão-olho.

Todos os cinco modelos fornecem a mesma resolução de até 2 milhões de pontos 3D, em que a densidade da nuvem de pontos depende da distância de varredura. Por exemplo, para uma distância de varredura de 1 metro, a densidade é igual a 4 pontos por 1 milímetro quadrado.

Onde você pode usar o MotionCam-3D?

O robusto desempenho de digitalização do MotionCam-3D permite digitalizar uma ampla variedade de objetos feitos de diferentes tipos de materiais, incluindo, entre outros:

• Borracha preta
• Alumínio
• Peças metálicas pequenas, finas e brilhantes
• Objetos de plástico
• Cartão
• Objetos semitransparentes ou iluminados por luz de fundo

A capacidade de digitalizar vários tipos de materiais, juntamente com sua alta resolução, precisão e alta robustez em ambientes industriais exigentes e condições desafiadoras, tornam o MotionCam-3D um dispositivo de visão 3D perfeito que pode atender à automação em uma ampla gama de aplicações, como:

• Seleção de caixas
• Paletização e despaletização
• Embalagem
• Classificando
• Dimensionamento da caixa
• Inspeção de qualidade
• E muitos outros

Agora, o que torna a MotionCam-3D tão única em comparação com outras tecnologias de detecção 3D?

Luz Estruturada Paralela vs. luz estruturada

Se o seu objetivo é uma alta qualidade de dados 3D, os sensores de luz estruturados podem ser uma boa escolha para você. Eles podem fornecer dados robustos com alta precisão e podem digitalizar todos os tipos de materiais e superfícies em várias condições.

No entanto, eles têm uma limitação séria, que é que eles só podem ser usados ​​se a cena for perfeitamente estática. Isso tem o seguinte motivo:

Um sistema de luz estruturado projeta uma sequência de padrões de luz na cena. Se o objeto se mover, o padrão projetado é quebrado. Isso resulta em um padrão ilegível com alto ruído, artefatos voadores ou nuvens de pontos incompletas.

Se você precisar digitalizar cenas em movimento, existem outras tecnologias mais adequadas. Vamos olhar para eles agora.

Luz Estruturada Paralela vs. estéreo ativo / ToF

As tecnologias de detecção 3D mais populares para escanear objetos em movimento são Time-of-Flight (ToF) ou sistemas estéreo ativos.

Sua principal vantagem é a alta velocidade de digitalização. Infelizmente, isso é feito à custa da qualidade. A resolução desses sistemas geralmente é VGA (Video Graphics Array =um padrão de resolução para exibição de gráficos em monitores) e sua precisão pode atingir apenas alguns milímetros. Outro ponto fraco é que eles não podem exibir detalhes agradáveis ​​nas bordas dos objetos digitalizados e a imagem 3D tem ruído bastante alto.

Quando resumimos os argumentos acima, obtemos o seguinte:

Por um lado, existem sistemas estéreo ativos ou Time-of-Flight, que podem fornecer alta velocidade, mas baixa qualidade.

Por outro lado, existem sistemas de luz estruturada, que podem fornecer alta qualidade, mas não podem ser usados ​​para escanear objetos em movimento ou vibração.

Mas queremos alcançar alta velocidade e alta qualidade para poder digitalizar objetos em movimento rápido com alta resolução e precisão. Isso é uma necessidade em inúmeras aplicações, então como podemos obter resultados satisfatórios?

Felizmente, a tecnologia Parallel Structured Light reúne o melhor dos dois mundos – a velocidade do estéreo ativo e dos sistemas Time-of-Flight e a qualidade dos sensores de luz estruturada.

Dê uma olhada na cena abaixo, que foi capturada pela MotionCam-3D.

A cena está se movendo, mas a imagem 3D ainda está perfeitamente clara. Você pode ver:

• Uma nuvem de pontos de alta resolução com 900.000 pontos 3D
• Precisão submilimétrica
• Baixo ruído
• Contornos detalhados dos objetos digitalizados
• Alta robustez
• Integridade da digitalização em vários materiais

A MotionCam-3D também possui um modo estático, que dobra a precisão e a resolução para 2 Mpx. Isso o torna um dispositivo verdadeiramente versátil para todos os tipos de aplicações.

Mudança de paradigma que transforma a visão de máquina

A tecnologia Parallel Structured Light finalmente acaba com o dilema sobre se você deve preferir velocidade sobre qualidade ou o contrário para seus projetos.

Ele representa uma verdadeira mudança de paradigma no setor de visão de máquina, pois pode tornar os aplicativos existentes mais rápidos e confiáveis. Ao mesmo tempo, abre as portas para muitas novas aplicações que antes não eram possíveis.

Os principais benefícios do MotionCam-3D incluem:

• Pode ser implantado em sistemas dinâmicos sem a necessidade de sincronização
• Pode ser implantado em aplicações onde o movimento não é linear, mas aleatório
• Ele pode acelerar aplicativos 3D convencionais, como coleta de lixo
• Pode ser usado para escanear cenas vibrantes
• Beneficia a robótica mão-olho, pois o robô não precisa parar para fazer uma varredura
• Ele fornece um fluxo contínuo de dados 3D de alta qualidade em comparação com tecnologias que podem fazer apenas uma varredura por vez
• Graças à sua alta velocidade de digitalização, ele pode substituir aplicativos 2D complicados sem a necessidade de iluminação e calibração no local
• E muito mais, pois esta é apenas uma pequena amostra das possibilidades que o MotionCam-3D oferece.

Vamos explorá-los juntos. É hora de ver o mundo em movimento.