3D視覺技術(shù)必須發(fā)展并適應不斷變化的市場條件，尤其是在加速變革的時期。例如，全球爆發(fā)的新冠肺炎疫情幾乎改變了生活的方方面面。不同類型的3D技術(shù)適用于同行不同的任務和應用無論是立體視覺、激光三角測量、結(jié)構(gòu)光、飛行時間(ToF)還是其他技術(shù)，3D成像技術(shù)都在向更多市場發(fā)展和擴展，幫助終端用戶和原始設(shè)備制造商解決新的具有挑戰(zhàn)性的成像問題。

使用三維區(qū)域掃描技術(shù)

由于新冠肺炎疫情的爆發(fā)，人們以前所未有的需求轉(zhuǎn)向電商平臺，這對參與物流、倉儲、包裝的公司提出了巨大的挑戰(zhàn)，這些公司被迫不斷擴大運營的規(guī)模和業(yè)務，許多物流和倉儲應用——包括貨物的交付、倉儲和包裝，這些很大程度上依賴于各種類型的3D成像技術(shù)。

“集裝箱揀選應用需要實現(xiàn)區(qū)域掃描和3D點云。雖然容器拾取是最廣為人知的事實，但它是最難實現(xiàn)的3D類型之一。”Integro  Technologies首席視覺系統(tǒng)架構(gòu)師David  Dechow表示，“目前，大多數(shù)集裝箱揀選無法滿足所有客戶的需求，因為它需要極高的速度、隨機揀選以及像人一樣移動的機器人。”

使用飛行時間計算和測量

雖然立體視覺、結(jié)構(gòu)光等區(qū)域掃描的3D技術(shù)可能有助于集裝箱揀選的應用，但飛行時間(ToF)技術(shù)更有助于完成測量和計算箱子尺寸等任務。

LUCID  Vision  Labs的新Helios2 ToF相機針對物流、物料搬運和機器人應用。與舊版Helios相比，新相機透光率提升2.5倍，3D精度提升50%以上。客戶需求是公司不斷突破技術(shù)極限的動力。LUCID公司創(chuàng)始人兼總裁Rod  Barman表示：“考慮到這一點，我們將最新技術(shù)集成到設(shè)計的產(chǎn)品中，以應對當前和未來潛在的應用挑戰(zhàn)，例如尺寸測量、機器人和AGV。”

對于康耐視來說，物流領(lǐng)域3D應用最大的需求就是箱體尺寸標注，尤其是零件在運動的時候。過去，在這樣的應用中，通常使用多個激光器和一個外部攝像機來幫助捕獲圖像。然而，現(xiàn)在，通過一個類似于3D-A1000的系統(tǒng)，結(jié)合了2D和3D的智能相機可以從網(wǎng)絡(luò)界面快速標注尺寸。

康耐視3D產(chǎn)品高級總監(jiān)兼業(yè)務經(jīng)理John  Keating解釋說，“使用A1000系統(tǒng)可以簡化設(shè)置。這是一個基于網(wǎng)絡(luò)的界面，但它仍然是一個視線攝像頭，提供了一個簡單的設(shè)置練習。”部署3D應用越容易，人們對3D的擔憂就越少。

基廷表示，隨著客戶在3D-A1000上的成功，在物流領(lǐng)域開辟了新的3D應用，例如在經(jīng)典的空托盤場景中定位物體，這是一個長期以來都很難的應用。

對于Matrox  Imaging公司3D傳感器產(chǎn)品經(jīng)理Mathieu  Larouche來說，傳統(tǒng)應用(如用于取貨和碼垛箱子的視覺引導機器人以及箱子尺寸測量)也是3D成像背后的重要驅(qū)動力。為了讓客戶更方便，Matrox還積極參與了對膝電公司GenDC模塊的支持，旨在規(guī)范3D相機/傳感器與應用軟件之間的組件數(shù)據(jù)交換。

就市場的潛在影響而言，Larouche認為，3D成像一個潛在的有趣領(lǐng)域是將深度學習應用于3D成像，以促進后者的使用。

循環(huán)時間注意事項

CapSen  Robotics首席執(zhí)行官賈里德格洛弗(Jared  Glover)表示，包裝也越來越依賴3D視覺，但最終用戶和原始設(shè)備制造商必須提前考慮周期時間要求，以避免任何問題。

在許多3D視覺引導的機器人應用中，機器人在拾取或釋放貨物時以不同的方式移動。例如，與重復相同動作的機器人相比，三維視覺引導機器人的周期時間不太穩(wěn)定，這就是為什么在生產(chǎn)線設(shè)計中考慮這一因素很重要。應在揀選機器人之前和之后建立額外的緩沖區(qū)，或者如果有必要達到一定的周期時間而沒有偏差，則應增加額外的機器人作為冗余。

該公司在設(shè)計其CapSen  PiC集裝箱揀選產(chǎn)品時考慮了這些周期時間。該系統(tǒng)采用高度加速的專有GPU數(shù)學庫、并行圖像處理和運動控制，在傳統(tǒng)6軸機器人上實現(xiàn)了低至2秒的循環(huán)時間。基廷說：“考慮到這樣的場景，箱子里裝滿了瓶子，必須處理傾斜等問題。“當瓶子四處移動時，2D視覺會有問題，但三維視覺提供了理解深度的能力。”與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，康耐視全新的In-Sight  3D-L4000嵌入式視覺系統(tǒng)能夠讓用戶直接將視覺工具應用到零部件的3D圖像中，可以提供更高的精度，從而擴展了可以執(zhí)行的檢查類型。

康耐視在幫助客戶快速解決包裝問題方面具有巨大潛力。例如，當客戶需要看到較低級別混合的特定區(qū)域下方時，3D成像解決了這個問題。

為工廠內(nèi)外的軟件打開新的大門。

一些可能被認為是傳統(tǒng)機器視覺的應用也受益于3D視覺。以鐵路檢查為例。高速、連續(xù)振動和惡劣的環(huán)境條件可能會給三維鐵路檢測的應用帶來困難。但是，如果安裝正確，通過檢查軌道輪廓和輪輞的磨損和損壞，將有助于防止事故并確保安全可靠的運行。這是Photonfocus基于三角測量的相機的一個流行應用，它使用一個外部激光器和一個單獨的相機，而不是一個集成單元。

Photonfocus為這類應用提供了一些特定的優(yōu)勢，包括名為LinLog的相機固件功能，該功能允許相機實時執(zhí)行高動態(tài)范圍成像。用戶可以通過使用LinLog來獲得明亮和黑暗的條件，LinLog為檢查目的提供了平均圖像。

檢測多條激光線輪廓是一項復雜的檢測任務。Photonfocus通過其多峰值線性濾波器算法提供了這一功能。例如，激光束被鏡子反射時，會四處反彈，形成一條主線和許多副線。Photonfocus算法可以幫助OEM找到合適的激光線進行檢查。

“我們在3D算法方面有豐富的經(jīng)驗，并且總是根據(jù)客戶的需求進行改進，”Photonfocus的固件/設(shè)計經(jīng)理烈斗蓮哈特說例如，當掃描金屬或玻璃時，反射的固有問題可以在算法中解決。這是我們?yōu)榭蛻舨⑿袡z測多條線路的主要原因之一，也是我們的3D解決方案與其他幾個市場一起部署在鐵路檢測的原因。"

對于希望開發(fā)自己的專用3D成像系統(tǒng)的機器制造商和系統(tǒng)集成商來說，Euresys  Open  eVision軟件中包含的Easy3D庫等軟件工具可以幫助他們開發(fā)3D機器視覺檢測應用。該公司美洲區(qū)銷售和支持副總裁Mike  Cyros解釋說，例如，如果客戶想要使用一條或兩條投射到移動表面上的激光線來實現(xiàn)3D成像系統(tǒng)，則需要提取激光線，然后將其轉(zhuǎn)換為3D處理和分析所需的高度圖或3D點云。

他說：“除了Easy3D軟件庫，Euresys還通過我們的Coaxlink  Quad  3D-LLE圖像采集卡為這類應用提供現(xiàn)成的硬件，該卡可以自動、即時地從CoaXPress相機中提取激光線。“我們沒有提供功能固定的完整3D解決方案，而是為客戶提供必要的構(gòu)建模塊，讓他們更容易構(gòu)建自己的3D視覺系統(tǒng)。”Easy3D軟件和Coaxlink  Quad  3D-LLE為系統(tǒng)開發(fā)人員提供了一系列易于使用的功能。

不斷發(fā)展的三維成像技術(shù)

3D成像技術(shù)持續(xù)發(fā)展，可能達到拐點。約翰基廷建議人們開始將3D視為一個通用術(shù)語，指的是以不同方式創(chuàng)建3D圖像的不同設(shè)備的集合，就像2D相機以不同方式創(chuàng)建2D圖像一樣。

“3D不能被視為單一類型的技術(shù)，因為我們有基于激光的方法、飛行時間、立體視覺等類型。”他說，“我認為人們開始動搖他們對3D的先入為主的想法，并將開始以與2D更相似的方式考慮它。”

甚至有時候3D成像技術(shù)的名字也不一樣。市場上很多公司都不會用同一個名字來稱呼自己的產(chǎn)品，但是用其他名字的解決方案還是可以提高生產(chǎn)力的，這才是最重要的。