3D ビジョンの未来へようこそ
長年にわたり、3D ビジョンの主な課題は、現実世界をそのまま (動いている) キャプチャできるロボットの「目」を開発することでした。
従来の 3D センシング テクノロジは、この課題に苦労してきました。高速で移動するオブジェクトをスキャンすると同時に、高解像度と精度に対する顧客の要件を満たす 3D 画像データを提供することはできません。エム>
これは、品質と速度の間のジレンマを終わらせる新しい Parallel Structured Light テクノロジーによって変わりました。ついに 3D ビジョンの未来にたどり着きました.
センサー ビジネス ユニットのプロダクト ディレクター、Marcel Svec による Parallel Structured Light の説明 .
「マシン ビジョンの革命」に関する以前のブログ記事では、動作中の 3D スキャンの概念について説明しました。なぜそれが標準技術に課題をもたらすのか、そしてパラレル ストラクチャード ライトがこの課題をどのように克服するのかという質問に答えました。このテクノロジーがどのように機能するか、また他のアプローチと比較してどのような位置にあるのかを深く掘り下げました。
このブログ記事では、より実践的な立場を取ります。
ご存知のように、Parallel Structured Light テクノロジーは 3D カメラ MotionCam-3D に実装されています。今日は、デバイスの観点からテクノロジを見ていきます。MotionCam-3D の主要なパーツと本体の特徴、さまざまなアプリケーションのさまざまなモデル、そのスキャン機能、およびそれらを使用できる場所について説明します。他のテクノロジーでは得られない独自の機能。
このために、最も一般的な 3D センシング技術の 3D 画像出力を比較し、それらを Parallel Structured Light と比較して、それらのパフォーマンスを客観的に理解します。
MotionCam-3D とは?
MotionCam-3D とは何かについての非常に基本的な説明から始めましょう:
MotionCam-3D は産業用エリアスキャン 3D カメラです。つまり、ロボットの「目」です。 – 産業、物流、およびその他のタイプのプロセスを自動化するためのさまざまなアプリケーションに使用できます。ロボットが見ることができるようにすることで 、カメラにより、3D 空間でオブジェクトを操作したり、製造中にその品質を評価したりできます。
MotionCam-3D に関する基本情報
MotionCam-3D は 3 つの主要部分で構成されています:
<オール>このデバイスは、イーサネットまたは 24V 電源コネクタを介して給電することもできます。
これらのコンポーネントはすべて、重さ 1.5 キログラム未満の滑らかで頑丈、耐久性のあるカーボン ボディに組み込まれています。これは、ハンドアイ アプリケーションにとって特に有利です。
MotionCam-3D には、スキャン範囲が異なる 3 つのサイズがあります。
<オール>拡張されたスキャン範囲を備えた + モデルは、ハンドアイ アプリケーションに特に適しています。
5 つのモデルはすべて、最大 200 万の 3D ポイントの同じ解像度を提供し、点群の密度はスキャン距離に依存します。たとえば、スキャン距離が 1 メートルの場合、密度は 1 平方ミリメートルあたり 4 ポイントに相当します。
MotionCam-3D はどこで使用できますか?
MotionCam-3D の堅牢なスキャン パフォーマンスにより、以下を含むがこれらに限定されない、さまざまな種類の素材で作られたさまざまなオブジェクトをスキャンできます。
- ブラックラバー
- アルミニウム
- 小さく、薄く、光沢のある金属パーツ
- プラスチックの物体
- 段ボール
- 半透明またはバックライトで照らされたオブジェクト
MotionCam-3D は、さまざまな種類の素材をスキャンする機能と、要求の厳しい産業環境や困難な条件での高解像度、精度、および高い堅牢性により、次のような幅広いアプリケーションで自動化を提供できる完璧な 3D ビジョン デバイスになります。
- ビンピッキング
- パレタイズとデパレタイズ
- パッケージング
- 並べ替え
- ボックスの寸法
- 品質検査
- その他多数
では、MotionCam-3D が他の 3D センシング技術と比べて非常にユニークな理由は何ですか?
パラレル ストラクチャード ライト vs. ストラクチャード ライト
目的が高品質の 3D データである場合は、構造化光センサーが適している場合があります。高精度で堅牢なデータを提供でき、さまざまな条件であらゆる種類の材料と表面をスキャンできます。
ただし、シーンが完全に静的な場合にのみ使用できるという重大な制限が 1 つあります。これには次の理由があります:
構造化された照明システムは、一連の照明パターンをシーンに投影します。オブジェクトが移動すると、投影されたパターンが壊れます。これにより、高ノイズ、フライング アーティファクト、または不完全な点群を含む判読不能なパターンが発生します。
動くシーンをスキャンする必要がある場合は、他のより適したテクノロジがあります。それらを見てみましょう。
パラレル ストラクチャード ライト vs. アクティブ ステレオ / ToF
動いている物体をスキャンするための最も一般的な 3D センシング技術は、飛行時間型 (ToF) またはアクティブ ステレオ システムです。
それらの主な利点は、スキャン速度が高いことです。残念ながら、これは品質を犠牲にしています。これらのシステムの解像度は通常 VGA (Video Graphics Array =モニターにグラフィックを表示するための解像度の基準) であり、その精度は数ミリしか達成できません。もう 1 つの弱点は、スキャンしたオブジェクトのエッジの細部をきれいに表示できず、3D 画像のノイズがかなり高いことです。
上記の議論を要約すると、次のことがわかります:
一方では、アクティブ ステレオまたはタイム オブ フライト システムがあり、高速ですが低品質を提供できます。
一方、高品質を提供できる構造化ライト システムがありますが、移動または振動するオブジェクトのスキャンには使用できません。
しかし 動きの速い対象物を高解像度・高精度でスキャンできるように、高速化と高品質化を両立させたいと考えています。これは数え切れないほどのアプリケーションで必要とされているため、満足のいく結果を得るにはどうすればよいでしょうか?
幸いなことに、Parallel Structured Light テクノロジーは、アクティブ ステレオの速度とタイム オブ フライト システム および という 2 つの長所を組み合わせています。 構造化光センサーの品質。
MotionCam-3D でキャプチャした以下のシーンをご覧ください。
シーンは動いていますが、3D 画像はまだ完全に鮮明です。以下が表示されます:
- 900,000 の 3D ポイントを含む高解像度点群
- サブミリの精度
- 低騒音
- スキャンされたオブジェクトの詳細な輪郭
- 高い堅牢性
- さまざまな資料のスキャンの完全性
MotionCam-3D には静的モードもあり、精度と解像度が 2 Mpx に倍増します。これにより、あらゆる種類のアプリケーションに対応する真に用途の広いデバイスになります。
マシン ビジョンを変革するパラダイム シフト
Parallel Structured Light テクノロジーは、プロジェクトで品質よりも速度を優先すべきか、それともその逆を優先すべきかというジレンマを最終的に解消します。
これは、既存のアプリケーションをより高速で信頼性の高いものにすることができるため、マシン ビジョン業界における真のパラダイム シフトを表しています。同時に、これまで不可能だった多くの新しいアプリケーションへの扉が開かれます。
MotionCam-3D の主な利点は次のとおりです。
- 同期を必要とせずに動的システムに導入できます
- モーションが直線的ではなくランダムなアプリケーションに展開できます
- ビンピッキングなどの従来の 3D アプリケーションを高速化できます
- 振動するシーンのスキャンに使用できます
- ロボットがスキャンを行うために停止する必要がないため、ハンドアイ ロボティクスにメリットがあります
- 一度に 1 つのスキャンしかできない技術と比較して、高品質の 3D データの連続ストリームを提供します
- スキャン速度が速いため、照明や現場でのキャリブレーションを必要とせずに、複雑な 2D アプリケーションを置き換えることができます
- これは、MotionCam-3D が提供する可能性のほんの一部にすぎないので、さらに多くのことを説明します。
一緒に調べてみましょう。世界が動いているのを見る時が来ました。
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