3D视觉技术必须发展适应不断变化的市场条件

3D视觉技术必须发展并适应不断变化的市场条件，尤其是在加速变革的时期。例如，全球爆发的新冠肺炎疫情几乎改变了生活的方方面面。不同类型的3D技术适用于同行不同的任务和应用无论是立体视觉、激光三角测量、结构光、飞行时间(ToF)还是其他技术，3D成像技术都在向更多市场发展和扩展，帮助终端用户和原始设备制造商解决新的具有挑战性的成像问题。

使用三维区域扫描技术

由于新冠肺炎疫情的爆发，人们以前所未有的需求转向电商平台，这对参与物流、仓储、包装的公司提出了巨大的挑战，这些公司被迫不断扩大运营的规模和业务，许多物流和仓储应用——包括货物的交付、仓储和包装，这些很大程度上依赖于各种类型的3D成像技术。

“集装箱拣选应用需要实现区域扫描和3D点云。虽然容器拾取是最广为人知的事实，但它是最难实现的3D类型之一。”Integro  Technologies首席视觉系统架构师David  Dechow表示，“目前，大多数集装箱拣选无法满足所有客户的需求，因为它需要极高的速度、随机拣选以及像人一样移动的机器人。”

使用飞行时间计算和测量

虽然立体视觉、结构光等区域扫描的3D技术可能有助于集装箱拣选的应用，但飞行时间(ToF)技术更有助于完成测量和计算箱子尺寸等任务。

LUCID  Vision  Labs的新Helios2 ToF相机针对物流、物料搬运和机器人应用。与旧版Helios相比，新相机透光率提升2.5倍，3D精度提升50%以上。客户需求是公司不断突破技术极限的动力。LUCID公司创始人兼总裁Rod  Barman表示：“考虑到这一点，我们将最新技术集成到设计的产品中，以应对当前和未来潜在的应用挑战，例如尺寸测量、机器人和AGV。”

对于康耐视来说，物流领域3D应用最大的需求就是箱体尺寸标注，尤其是零件在运动的时候。过去，在这样的应用中，通常使用多个激光器和一个外部摄像机来帮助捕获图像。然而，现在，通过一个类似于3D-A1000的系统，结合了2D和3D的智能相机可以从网络界面快速标注尺寸。

康耐视3D产品高级总监兼业务经理John  Keating解释说，“使用A1000系统可以简化设置。这是一个基于网络的界面，但它仍然是一个视线摄像头，提供了一个简单的设置练习。”部署3D应用越容易，人们对3D的担忧就越少。

基廷表示，随着客户在3D-A1000上的成功，在物流领域开辟了新的3D应用，例如在经典的空托盘场景中定位物体，这是一个长期以来都很难的应用。

对于Matrox  Imaging公司3D传感器产品经理Mathieu  Larouche来说，传统应用(如用于取货和码垛箱子的视觉引导机器人以及箱子尺寸测量)也是3D成像背后的重要驱动力。为了让客户更方便，Matrox还积极参与了对膝电公司GenDC模块的支持，旨在规范3D相机/传感器与应用软件之间的组件数据交换。

就市场的潜在影响而言，Larouche认为，3D成像一个潜在的有趣领域是将深度学习应用于3D成像，以促进后者的使用。

循环时间注意事项

CapSen  Robotics首席执行官贾里德格洛弗(Jared  Glover)表示，包装也越来越依赖3D视觉，但最终用户和原始设备制造商必须提前考虑周期时间要求，以避免任何问题。

在许多3D视觉引导的机器人应用中，机器人在拾取或释放货物时以不同的方式移动。例如，与重复相同动作的机器人相比，三维视觉引导机器人的周期时间不太稳定，这就是为什么在生产线设计中考虑这一因素很重要。应在拣选机器人之前和之后建立额外的缓冲区，或者如果有必要达到一定的周期时间而没有偏差，则应增加额外的机器人作为冗余。

该公司在设计其CapSen  PiC集装箱拣选产品时考虑了这些周期时间。该系统采用高度加速的专有GPU数学库、并行图像处理和运动控制，在传统6轴机器人上实现了低至2秒的循环时间。基廷说：“考虑到这样的场景，箱子里装满了瓶子，必须处理倾斜等问题。“当瓶子四处移动时，2D视觉会有问题，但三维视觉提供了理解深度的能力。”与传统系统相比，康耐视全新的In-Sight  3D-L4000嵌入式视觉系统能够让用户直接将视觉工具应用到零部件的3D图像中，可以提供更高的精度，从而扩展了可以执行的检查类型。

康耐视在帮助客户快速解决包装问题方面具有巨大潜力。例如，当客户需要看到较低级别混合的特定区域下方时，3D成像解决了这个问题。

为工厂内外的软件打开新的大门。

一些可能被认为是传统机器视觉的应用也受益于3D视觉。以铁路检查为例。高速、连续振动和恶劣的环境条件可能会给三维铁路检测的应用带来困难。但是，如果安装正确，通过检查轨道轮廓和轮辋的磨损和损坏，将有助于防止事故并确保安全可靠的运行。这是Photonfocus基于三角测量的相机的一个流行应用，它使用一个外部激光器和一个单独的相机，而不是一个集成单元。

Photonfocus为这类应用提供了一些特定的优势，包括名为LinLog的相机固件功能，该功能允许相机实时执行高动态范围成像。用户可以通过使用LinLog来获得明亮和黑暗的条件，LinLog为检查目的提供了平均图像。

检测多条激光线轮廓是一项复杂的检测任务。Photonfocus通过其多峰值线性滤波器算法提供了这一功能。例如，激光束被镜子反射时，会四处反弹，形成一条主线和许多副线。Photonfocus算法可以帮助OEM找到合适的激光线进行检查。

“我们在3D算法方面有丰富的经验，并且总是根据客户的需求进行改进，”Photonfocus的固件/设计经理烈斗莲哈特说例如，当扫描金属或玻璃时，反射的固有问题可以在算法中解决。这是我们为客户并行检测多条线路的主要原因之一，也是我们的3D解决方案与其他几个市场一起部署在铁路检测的原因。"

对于希望开发自己的专用3D成像系统的机器制造商和系统集成商来说，Euresys  Open  eVision软件中包含的Easy3D库等软件工具可以帮助他们开发3D机器视觉检测应用。该公司美洲区销售和支持副总裁Mike  Cyros解释说，例如，如果客户想要使用一条或两条投射到移动表面上的激光线来实现3D成像系统，则需要提取激光线，然后将其转换为3D处理和分析所需的高度图或3D点云。

他说：“除了Easy3D软件库，Euresys还通过我们的Coaxlink  Quad  3D-LLE图像采集卡为这类应用提供现成的硬件，该卡可以自动、即时地从CoaXPress相机中提取激光线。“我们没有提供功能固定的完整3D解决方案，而是为客户提供必要的构建模块，让他们更容易构建自己的3D视觉系统。”Easy3D软件和Coaxlink  Quad  3D-LLE为系统开发人员提供了一系列易于使用的功能。

不断发展的三维成像技术

3D成像技术持续发展，可能达到拐点。约翰基廷建议人们开始将3D视为一个通用术语，指的是以不同方式创建3D图像的不同设备的集合，就像2D相机以不同方式创建2D图像一样。

“3D不能被视为单一类型的技术，因为我们有基于激光的方法、飞行时间、立体视觉等类型。”他说，“我认为人们开始动摇他们对3D的先入为主的想法，并将开始以与2D更相似的方式考虑它。”

甚至有时候3D成像技术的名字也不一样。市场上很多公司都不会用同一个名字来称呼自己的产品，但是用其他名字的解决方案还是可以提高生产力的，这才是最重要的。