3D机器视觉能实现哪些功能

以往我们所说的机器视觉检测技术，通常是指2D的视觉系统，即通过摄像头拍到一个平面的照片，然后通过图像分析或比对来识别物体，能看到物体一个平面上特征，可用于缺失/存在检测、离散对象分析、图案对齐、条形码和光学字符识别，以及基于边缘检测的各种二维几何分析。由于2D视觉无法获得物体的空间坐标信息，所以不支持与形状相关的测量，诸如物体平面度、表面角度、体积或者区分相同颜色的物体之类的特征，或者在具有接触侧的物体位置之间进行区分，而且2D视觉测量物体的对比度，这意味着依赖于光照和颜色/灰度变化，测量精度易受变量照明条件的影响。

什么是3D机器视觉，3D机器视觉可以粗略地定义为允许3D对象或表面的三维测量或检查的技术。有几种不同的方式可以实现：

1、激光轮廓分析：激光轮廓分析是最受欢迎的3D成像技术之一。被测物体通过激光束移动，因为以已知角度定位的相机记录当物体穿过它时激光器的变化轮廓。这种配置在工厂生产地板或包装线上特别受欢迎，因为它依赖于相对于激光器移动的物体，这意味着它非常适合于传送带上的产品。

2、立体成像：另一种流行的3D成像技术是立体成像，其中两个相机用于记录物体的2D图像，然后可以将其三角化并制成3D图像。与激光轮廓分析一样，这种技术也允许在测量和记录时物体的移动。使用随机静态照明图案还可以为普通表面和没有自然边缘的对象提供任意纹理，这是许多立体重建算法所需要的。

3、条纹投影：在条纹投影中，条纹图案投影到待测量的整个表面区域上。然后通过垂直于被测物体定位的摄像机记录图像。所创建的点云能够使高度分辨率比激光分析方法能够提供的高出两个数量级。条纹投影也更具可扩展性，测量区域范围从1毫米到超过1米。

4、飞行时间：飞行时间法测量光脉冲到达被测物体然后返回的时间。测量每个图像点所花费的时间将根据对象的大小和深度而变化，因此每个点将在测量时提供该信息。

3D视觉的好处，更丰富的数据采集，3D视觉可以测量产生2D系统不能的形状信息。 因此，可以测量与形状相关的特征，例如物体平直度，表面角度和体积。

1、测量稳定性：3D传感器中的所有组件都被牢固地安装在单个光机械组件上，以确保重复性，焦距相对于发射器和成像器平面锁定在位，并且包括温度补偿功能，以便纠正由于金属蠕变而引起的移动。

2、精度和重复性：利用3D机器视觉提供的深度测量信息，由于物体位置(距传感器的距离)而导致的误差不再可能，这意味着物体可以在传感器的测量体积内的任何位置移动，并仍能得到准确的结果。这简化了物体固定要求，并降低了系统设计和维护成本。

3、多传感器拼接：3D机器视觉的另一个好处是能够使用已知的伪像将来自相对较少的多个扫描仪的3D点云拼接在一起，从而校准到通用坐标系。例如，可以用多个扫描仪扫描诸如卡车框架的大物体。定位和对准数以百计的二维相机，并使用摄影测量法来生成三维模型要比使用少量高精度的三维扫描仪更加复杂和不准确。

4、精密机器人视觉指导：工业机器人在三维世界中工作。盲人机器人仅限于执行重复和结构化的任务。3D机器视觉使机器人能够感知其物理环境的变化，并相应地进行调整，从而在基本应用中提高了灵活性，实用性和速度，例如拾放。

责任编辑:tzh