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什么是結(jié)構(gòu)光成像

什么是結(jié)構(gòu)光成像 1.為什么需要三維成像？ 隨著我們文明的集體需求變得越來(lái)越復(fù)雜，過(guò)去的二維成像方法已經(jīng)給我們對(duì)周圍世界的感知和理解造成了限制。我們生活在3D世界中，許多應(yīng)用領(lǐng)域都可以從3D意識(shí)中受益。 我們的“立體”眼睛和認(rèn)知處理能力建立起我們的三維意識(shí)，但是提取三維信息并不是只能通過(guò)立體視覺(jué)。目前我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)了幾種不同的3D方法并將其應(yīng)用于機(jī)器視覺(jué)，其中一種迅速流行（和實(shí)用）的方法就是結(jié)構(gòu)化光成像。 2.結(jié)構(gòu)光成像是什么？ 結(jié)構(gòu)化光成像使用特定的（通常是調(diào)制的）光圖案和2D成像相機(jī)來(lái)捕獲表面的3D形貌。Photoneo是結(jié)構(gòu)照明系統(tǒng)的一個(gè)典型示例，現(xiàn)已在工業(yè)上被廣泛的實(shí)際應(yīng)用。 這個(gè)概念很簡(jiǎn)單：將已知的圖案投影到表面上。當(dāng)相機(jī)從一個(gè)（或多個(gè)）不同的角度查看圖案時(shí)，目標(biāo)的表面特征會(huì)使圖案變形，如圖1所示。圖案變形的方向和大小用于重構(gòu)目標(biāo)對(duì)象的表面形貌。 圖1：規(guī)則的條紋圖案投射到球上。球的圓形表面使條紋變形，并且變形的圖像被相機(jī)捕獲以進(jìn)行分析和對(duì)象重建。 在圖1所示的示例中，已說(shuō)明了規(guī)則的正弦波模式。這種類型的模式通常用于相移順序投影方法，這只是已開(kāi)發(fā)的幾種方法之一。其他包括連續(xù)變化的彩虹圖案，灰度或色帶索引，網(wǎng)格索引（例如，使用偽隨機(jī)二進(jìn)制點(diǎn)或2D顏色編碼的點(diǎn)陣列）等。除了這些方法之外，還有混合方法，它們結(jié)合了多種方法來(lái)優(yōu)化特定表面或目標(biāo)的結(jié)果。 關(guān)于各種方法的詳細(xì)討論超出了本文的范圍。為了便于討論，本文僅詳細(xì)介紹相移方法。 3.什么是相移？ 相移方法利用一組灰度圖像，其像素強(qiáng)度由正弦波模式定義，如圖2所示。通常，使用三個(gè)（或可能更多）圖像之間具有已知相移的圖像。將相移后的圖案順序投影到對(duì)象上，然后在進(jìn)行相位展開(kāi)操作之后，將所得的差異圖像與參考平面進(jìn)行比較，以提取原始對(duì)象的表面特征。 圖2：用于相移結(jié)構(gòu)光投影的3種正弦波模式圖像之一 4.相移示例？ 現(xiàn)在，讓我們將“相移”方法應(yīng)用于一個(gè)假設(shè)的示例。假設(shè)我們要繪制一個(gè)塑料球的3D表面，如圖3所示。 圖3：掃描目標(biāo)：一個(gè)塑料球 如圖4所示，以圖像之間的已知相移來(lái)準(zhǔn)備投影圖案圖像（請(qǐng)注意，通常使用3張或更多張圖像。此處僅示出了2張，以節(jié)省空間）。 圖4：相移投影圖案。 在構(gòu)造了投影圖案之后，將圖案順序地投影到對(duì)象上，并捕獲圖像。展開(kāi)后，可以重建3D表面貼圖，如圖5所示。 圖5：相移的投影和生成的3D構(gòu)造。 您可能會(huì)注意到，在圖5的右側(cè)僅重建了球體的前半部分（或“上半部分”）。對(duì)于這個(gè)假設(shè)的示例，我們假設(shè)沒(méi)有移動(dòng)攝像機(jī)。重要的是要了解結(jié)構(gòu)光成像通常不用于測(cè)量體積密度（例如醫(yī)學(xué)成像中使用的MRI或CT掃描）。它更多地是一種“表面映射”方法，因?yàn)樗樟亮艘粋€(gè)表面，并映射了該表面的形貌變化而不是物體的體積。從平面作為參考開(kāi)始，此方法測(cè)量從該參考平面開(kāi)始的偏轉(zhuǎn)。即使此方法只能在任何給定的2D視圖中捕獲單個(gè)平面的偏轉(zhuǎn)，也可以通過(guò)將目標(biāo)旋轉(zhuǎn)360°并捕獲覆蓋其整個(gè)表面的多個(gè)表面貼圖來(lái)組裝目標(biāo)整個(gè)3D表面的3D網(wǎng)格。 結(jié)構(gòu)光成像通常用于機(jī)器視覺(jué)，因?yàn)樗梢援a(chǎn)生高分辨率結(jié)果。某些方法可以有效地用于中速和高速應(yīng)用。它允許同時(shí)采集多個(gè)樣本，并可用于滿足廣泛或?qū)嶋H的挑戰(zhàn)。

高速圖像處理方案

評(píng)價(jià)工業(yè)相機(jī)的質(zhì)量，除了其出色的成像和超低的價(jià)格之外，還包括穩(wěn)固的外殼、嬌小的尺寸、高傳輸速率、先進(jìn)的算法技術(shù)等關(guān)于相機(jī)尺寸“濃縮的都是精華”不僅適用于美味的甜品，也適用于工業(yè)機(jī)器視覺(jué)的世界： “Sugarcube”這一專業(yè)術(shù)語(yǔ)近年來(lái)在行業(yè)內(nèi)變得越來(lái)越重要，它代表著視覺(jué)技術(shù)朝小型、緊湊型發(fā)展的趨勢(shì)。這個(gè)專業(yè)術(shù)語(yǔ)是指尺寸為29 mm x 29 mm的小型相機(jī)。此尺寸雖未經(jīng)過(guò)正式確認(rèn)，但已經(jīng)是實(shí)際存在的標(biāo)準(zhǔn)。所謂的“Sugarcube”設(shè)計(jì)包含入門(mén)級(jí)和主流細(xì)分市場(chǎng)中的工業(yè)相機(jī)，涵括用于醫(yī)學(xué)、交通運(yùn)輸和零售等一系列市場(chǎng)中的多種典型應(yīng)用，還包括工廠自動(dòng)化領(lǐng)域中的質(zhì)量保證和自動(dòng)化光學(xué)檢測(cè)。業(yè)內(nèi)專業(yè)小型化設(shè)計(jì)，使得相機(jī)在相對(duì)較小的空間中獲得較大性能，傳感器在有限的尺寸上效能得到盡可能的發(fā)揮。其穩(wěn)固的外殼和IP69K的防護(hù)等級(jí)，能達(dá)到抗振動(dòng)10g，抗沖擊100g，使得相機(jī)能適應(yīng)于各種嚴(yán)苛的工業(yè)環(huán)境。關(guān)于高速高精度機(jī)器視覺(jué)作為工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成之一，其技術(shù)與應(yīng)用也隨著自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展而日益成熟。具體體現(xiàn)在：圖像質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速度不斷增強(qiáng)、圖像處理能力增強(qiáng)相機(jī)的圖像質(zhì)量體現(xiàn)在，其采用前沿的SONY / Gpixel 圖像傳感器，像素高達(dá)65 MP，更小的像元尺寸使得相同的光學(xué)尺寸條件下?lián)碛懈叩姆直媛剩瑫r(shí)搭載了出色的圖像優(yōu)化系統(tǒng)，使得成像質(zhì)量進(jìn)一步提升。為提高相機(jī)的傳輸速率，特色產(chǎn)品采用了帶寬更高的10GigE技術(shù)，10GigE以太網(wǎng)允許以1.1 GB / s的速度傳輸10倍的圖像數(shù)據(jù)，同時(shí)提供了千兆以太網(wǎng)接口的所有優(yōu)勢(shì)，而無(wú)需更改集成軟件。高速圖像處理現(xiàn)代CMOS傳感器在高靈敏度，低暗噪聲和高幀速率以及非常高的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，可提供出色的圖像質(zhì)量。這些優(yōu)點(diǎn)與10 GigE界面一起在快速過(guò)程中發(fā)揮了優(yōu)勢(shì)，例如在60 fps時(shí)高達(dá)4K的視頻應(yīng)用以及運(yùn)動(dòng)分析和虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中。低延時(shí) 機(jī)器速度不斷提高與千兆位以太網(wǎng)攝像機(jī)相比，10GigE攝像機(jī)顯著減少了總體系統(tǒng)延遲，即主機(jī)請(qǐng)求和響應(yīng)接收之間的延遲。首先，傳感器讀取速度更快，這意味著讀取時(shí)間更短，最后10 GigE接口加快了數(shù)據(jù)傳輸速度。延遲還取決于所使用的硬件和軟件組件。與50到125μs的千兆位以太網(wǎng)不同，每幀的延遲降低到大約5到50μs。集成快速方便從GigE Vision標(biāo)準(zhǔn)版本2開(kāi)始，相機(jī)集成便不再需要更改應(yīng)用軟件，因?yàn)檐浖?dú)立于物理以太網(wǎng)接口。使用GenICam進(jìn)行編程的相關(guān)操作保持不變，同時(shí)可以輕松實(shí)現(xiàn)與GigE相機(jī)一起操作。低成本系統(tǒng)方案越來(lái)越多的電腦主板支持10GBase-T接口，可直接連接萬(wàn)兆網(wǎng)接口相機(jī)。此外，還可以使用低成本的10GBase-T標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)卡，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的單電纜解決方案，即通過(guò)同一根電纜實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與供電（以太網(wǎng)供電）。因而顯著降低了系統(tǒng)成本，有效減少軟件集成和現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的工作量。此外，使用價(jià)格實(shí)惠的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)電纜足以滿足應(yīng)用要求，無(wú)需像Camera Link一樣采用非常昂貴的電纜。同時(shí)，相機(jī)配備了RJ45以太網(wǎng)連接器，用于現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)裝配，用戶只需支付所需的電纜費(fèi)用即可。在時(shí)控生產(chǎn)等需要定期而非連續(xù)采集圖像的應(yīng)用中，帶Burst（高速連拍）模式的萬(wàn)兆網(wǎng)接口相機(jī)提供了替代CoaXPress接口相機(jī)的方案。分辨率達(dá)1,200萬(wàn)像素的QX系列相機(jī)，在短序列圖像采集時(shí)，幀率可達(dá)335 fps，速度約為四通道CoaXPress CXP-6相機(jī)的兩倍。除了性能的整體提升，相機(jī)還集成了各種實(shí)用性高級(jí)功能:IEEE 1588 精確時(shí)鐘同步協(xié)議、HDR、陰影校正、5x5顏色處理、直接驅(qū)動(dòng)光源、液體鏡頭、奇數(shù)行和偶數(shù)行設(shè)置不同的曝光時(shí)間、出色的寬溫設(shè)計(jì)等應(yīng)用聚焦

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)顏色識(shí)別的影響

在日常生活中，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是一種非接觸式的光學(xué)傳感系統(tǒng)，它同時(shí)集成軟硬件，能夠自動(dòng)地從所采集到的圖像中獲取信息或者產(chǎn)生控制動(dòng)作。機(jī)器視覺(jué)自起步發(fā)展到現(xiàn)在，已有15年的發(fā)展歷史，其作為一種應(yīng)用系統(tǒng)，其功能特點(diǎn)是隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展而逐漸完善和發(fā)展的。目前全球整個(gè)視覺(jué)市場(chǎng)總量大概在60~70億美元，是按照每年8.8%的增長(zhǎng)速度增長(zhǎng)。而在中國(guó)，隨著加工制造業(yè)的發(fā)展，中國(guó)對(duì)于機(jī)器視覺(jué)的需求將承上升趨勢(shì)。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺(jué)難以滿足要求的場(chǎng)合，常用機(jī)器視覺(jué)來(lái)替代人工視覺(jué);同時(shí)在大批量工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，用人工視覺(jué)檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。而且機(jī)器視覺(jué)易于實(shí)現(xiàn)信息集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。因此，在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，人們將機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)廣泛地用于工況監(jiān)視、成品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。例如：印刷質(zhì)量檢測(cè)、智能交通管理、金相分析、醫(yī)療圖象分析、瓶裝啤酒生產(chǎn)流水線檢測(cè)等。顏色識(shí)別是機(jī)器視覺(jué)中一個(gè)主要的應(yīng)用，顏色識(shí)別是基于物體表面顏色特性差異，通過(guò)一定的算法來(lái)識(shí)別出不同的顏色，從而實(shí)現(xiàn)各種檢測(cè)及控制。2006年,中國(guó)加工新鮮番茄430萬(wàn)噸,生產(chǎn)番茄醬近70萬(wàn)噸,其中63萬(wàn)噸出口,貿(mào)易額3.56億美元,國(guó)際市場(chǎng)占有率從1997年7.7%增加至30%,成為繼美國(guó)和歐盟之后的世界第三大番茄醬生產(chǎn)國(guó)。在新疆，番茄業(yè)是新疆的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)。它與石油、棉花一起并稱為新疆“一黑一白一紅”三大產(chǎn)業(yè)。1994年后，新疆番茄制品(主要是番茄醬)的年生產(chǎn)能力占到全國(guó)的90%以上，并培育出兩個(gè)獨(dú)具特色的品牌，產(chǎn)品成為亞洲、歐洲、美洲市場(chǎng)的搶手貨。番茄制品90%出口創(chuàng)匯，也占據(jù)了全國(guó)番茄制品出口額的90%，番茄已經(jīng)成為新疆繼“一黑一白”產(chǎn)業(yè)之后興起的又一特色產(chǎn)業(yè)。目前新疆的番茄制品已占?xì)W洲市場(chǎng)的70%，新疆已經(jīng)成為亞洲最大的番茄制品加工區(qū)，形成了一批番茄加工出口企業(yè)群。而番茄制品的初次加工主要是挑選出未成熟的番茄。分選方法有人工分選和自動(dòng)分選。自動(dòng)分選有通過(guò)光電分選技術(shù)以及機(jī)器視覺(jué)技術(shù)等。通過(guò)人工來(lái)實(shí)現(xiàn)番茄分選，由于人的主觀因素以及工作強(qiáng)度造成的眼疲勞，大大降低了生產(chǎn)效率以及分選的準(zhǔn)確性。光電分選不考慮物料的色度學(xué)特性，只利用物體的光學(xué)特性，通過(guò)光敏傳感器將測(cè)得基準(zhǔn)色標(biāo)與非色標(biāo)區(qū)單色漫反射光強(qiáng)度差異而進(jìn)行分選。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是傳感器反應(yīng)快、價(jià)格便宜，但由于只考慮了物料的光學(xué)特性，而不考慮物料的色度學(xué)特性造成了像分選同色調(diào)，不同飽和度這樣的物料時(shí)，而不能達(dá)到很好的精確分選的目的。另外該技術(shù)需要選用特定的光源，和特制的背景板，而且工作光源的震動(dòng)和沖擊會(huì)給檢測(cè)帶來(lái)很大的影響。采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可以克服光電分選技術(shù)的缺點(diǎn)。

線掃描相機(jī)、光源與被測(cè)物體之間的角度分析

以玻璃檢測(cè)為例，需要檢測(cè)的缺陷有：臟點(diǎn)、結(jié)石、雜質(zhì)、氣泡、刮傷，裂紋，破損等，其大致可以分成兩類，一類在玻璃表面的，一類是玻璃內(nèi)部的。不同的缺陷，在圖象中表現(xiàn)的出的灰度不一樣，有黑的，有白的，也有灰的，并且在不同的光源照射角度或者相機(jī)接受角度，缺陷的對(duì)比度會(huì)變化，如在一個(gè)角度時(shí)，某一種缺陷的對(duì)比度最好，但其他缺陷可能比較次，甚至根本看不到。這樣也就需要大量的分析、組合，才能確定最后的光源選型和相機(jī)、光源和被測(cè)物體之間的相對(duì)角度。如下圖所示，相機(jī)、光源在不同角度安裝，分別測(cè)試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：臟點(diǎn)，正面光源或背光都較容易凸現(xiàn);結(jié)石和雜質(zhì)，需要正面接近法線的照明或背面穿透照明;氣泡，形狀不固定，且要分析形成的原因以及方向，采用背面照明;刮傷和破損，正面低角度照明容易凸現(xiàn)。裂紋，需要背面?zhèn)日斩?，以上缺陷并不是?dú)立的，而是互相影響。統(tǒng)計(jì)、分析如下。綜合以上因素，最后選用背光斜射和正面照射結(jié)合，相機(jī)接近法線方向安裝。光源、鏡頭的調(diào)試線掃描系統(tǒng)，對(duì)光源和相機(jī)來(lái)說(shuō)，有效的工作區(qū)域都是一個(gè)窄條。也就是保證光源照在這個(gè)最亮的窄條與相機(jī)芯片要完全平行，否則只能拍到相交叉的一個(gè)亮點(diǎn)。所以機(jī)械安裝、調(diào)試是比較費(fèi)工夫的。同時(shí)由于幅寬比較寬，對(duì)于線光源有兩個(gè)特別的要求，就是均勻性和直線性。因?yàn)榫€光源不同位置的亮暗差異，會(huì)直接影響圖象的亮度高低，這一點(diǎn)LED比鹵素?zé)舾每刂啤３龉獠糠值闹本€性，取決于LED發(fā)光角度的一致性、聚光透鏡的直線性以及線光源外殼的直線性。由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較復(fù)雜，客戶總是希望花多一些時(shí)間去現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。但如我們前面講到的相機(jī)、光源、被測(cè)物體的相對(duì)角度測(cè)試、分析，許多因素會(huì)直接影響到檢測(cè)效果。所以我們建議先做實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，有了方案之后，再去現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，這樣會(huì)最有把握，也能提高調(diào)試效率。畢竟服務(wù)也是一種成本。 線掃描系統(tǒng)除了機(jī)械結(jié)構(gòu)之外, 其主要組成部分還包括機(jī)器視覺(jué)和運(yùn)動(dòng)控制。

工業(yè)相機(jī)設(shè)計(jì)光源照明顯示不同區(qū)域的方法

在照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)被測(cè)物體的大小來(lái)確定鏡頭的視場(chǎng)。然后，根據(jù)鏡頭視野的大小，確定好的照明系統(tǒng)。今天給大家講解一下工業(yè)相機(jī)設(shè)計(jì)光源照明顯示不同區(qū)域的方法：1. 反射系數(shù)從一個(gè)物體反射的光量是可以測(cè)量的。有兩種不同的反思方法：鏡面反射：入射角等于出射角。漫反射：由于物體表面不均勻，發(fā)出的光方向不同。2. 顏色也就是說(shuō)，光譜分布，我們從三個(gè)角度來(lái)測(cè)量顏色：A波長(zhǎng)：例如，綠光波長(zhǎng)為550nm。B兩種或兩種以上光波的混合比例：混合的目的是產(chǎn)生另一種光。C互補(bǔ)色：從白光中移去的那部分光和剩下的光是互補(bǔ)色。3.光密度由于不同物體的材料、厚度和化學(xué)性質(zhì)的不同，投射光的數(shù)量和強(qiáng)度也不同。光密度可能在整個(gè)光譜范圍內(nèi)不同，也可能只在一定范圍內(nèi)不同。一般來(lái)說(shuō)，背光是識(shí)別光密度差異的好方法。4.折射不同的透明物質(zhì)具有不同的折射率，所以它們會(huì)以不同的方式影響光的傳播。例如，當(dāng)氣泡在玻璃中混合時(shí)，當(dāng)光線直接照射時(shí)，會(huì)出現(xiàn)亮或暗的氣泡邊緣。5. 紋理有些物體的表面紋理是可以識(shí)別的，有些太小無(wú)法處理，但它會(huì)影響光的反射。在某些情況下，紋理是非常重要的，須用光源高亮顯示。在其他情況下，紋理相當(dāng)于噪音，所以須使用光源來(lái)突出另一個(gè)，削弱紋理。6. 深度直射光會(huì)突出物體的深度(陰影效果)，而散射光會(huì)削弱物體的深度。7. 表面曲率由于曲率不同，表面不同部位的特性也不同。折射的光會(huì)突出這些特性，而散射的光則會(huì)削弱這些特性。

選購(gòu)紅外相機(jī)的必知的五點(diǎn)

1.從哪方面選購(gòu)紅外相機(jī)?答：質(zhì)量和穩(wěn)定性。因?yàn)檫@類相機(jī)一般都是在深山老林里單獨(dú)工作，安裝不方便，一個(gè)監(jiān)測(cè)周期大概3個(gè)月左右，甚至更長(zhǎng)，萬(wàn)一出現(xiàn)問(wèn)題，等于白忙活。2.紅外相機(jī)能夠拍多遠(yuǎn)?答：這是一個(gè)專業(yè)問(wèn)題，一般紅外相機(jī)拍攝1-3米范圍內(nèi)的物體最清楚，如果有特別需要可以根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需要定制紅外相機(jī)。3.紅外相機(jī)夜間能拍彩色照片嗎?答：紅外相機(jī)夜間可以拍攝彩色照片，只不過(guò)拍攝彩色照片時(shí)對(duì)動(dòng)物的習(xí)性有影響，科研中很少用到而已。4.紅外相機(jī)是不是越貴越好?答：紅外相機(jī)的質(zhì)量好壞跟價(jià)格關(guān)系不大;按照正常的思維來(lái)說(shuō)，價(jià)格貴的一定要好，但是根據(jù)市場(chǎng)規(guī)則，代理+備案的制度，一定范圍能影響了它的價(jià)格，還跟需求數(shù)量有一定的關(guān)系。5.紅外相機(jī)的價(jià)格從二三百到七八千的差別在哪?答：這是一個(gè)很難回答的問(wèn)題，因?yàn)樯弦粭l說(shuō)了并不是價(jià)格越貴越好，排除市場(chǎng)因素價(jià)格便宜的一定不好，據(jù)曝光，拆機(jī)件和B品(帶瑕疵，大廠品質(zhì)不接受)大大降低了成本，拉低了價(jià)格，質(zhì)量和穩(wěn)定性大家自己腦補(bǔ)。更多知識(shí)請(qǐng)參考：選購(gòu)紅外感應(yīng)照相機(jī)時(shí)常遇到的問(wèn)題與解答紅外監(jiān)測(cè)觸發(fā)相機(jī)選購(gòu)的誤區(qū)和因素應(yīng)該從哪些方面選擇一款好的紅外感應(yīng)觸發(fā)相機(jī)

3D無(wú)序抓取

什么是3D無(wú)序抓??？3D無(wú)序抓取就是利用3D成像系統(tǒng)對(duì)工件表面進(jìn)行感知和分析，計(jì)算得到物體的實(shí)時(shí)空間坐標(biāo)和姿態(tài)，無(wú)需示教即可無(wú)縫驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂可被廣泛應(yīng)用于料框堆疊工件的識(shí)別/無(wú)序抓取等多種需求。針對(duì)料框中散亂工件的上下料技術(shù)難點(diǎn)及機(jī)器代替人工的趨勢(shì)，3D視覺(jué)引導(dǎo)定位機(jī)器人無(wú)序抓取系統(tǒng)解決方案采用3D相機(jī)進(jìn)行三維數(shù)據(jù)的采集、匹配、識(shí)別，并將最合適抓取工件的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為機(jī)器人坐標(biāo)，機(jī)器人根據(jù)限定條件進(jìn)行最優(yōu)路徑規(guī)劃完成散亂工件的抓取，最終實(shí)現(xiàn)無(wú)序抓取的整個(gè)流程。為什么要使用3D無(wú)序抓??？在工業(yè)上，機(jī)器人完成重復(fù)性工作已經(jīng)很常見(jiàn)了，但是無(wú)序的應(yīng)用環(huán)境則要復(fù)雜得多。這就意味著機(jī)器人無(wú)法依靠設(shè)定好的程序繼續(xù)執(zhí)行工作，而是需要對(duì)環(huán)境進(jìn)行感知、分析，從而再做出判斷。在沒(méi)有應(yīng)用3D視覺(jué)之前，雜亂無(wú)章的工作任務(wù)通常是用傳統(tǒng)的工裝實(shí)現(xiàn)定位的。這種方式無(wú)法滿足不同產(chǎn)品使用一個(gè)工裝定位的問(wèn)題。隨著電子行業(yè)的興起，工業(yè)生產(chǎn)中無(wú)序類的應(yīng)用需求越來(lái)越多。為了解決這個(gè)問(wèn)題，3D視覺(jué)就成為了最佳的選擇。專門(mén)針對(duì)散亂堆放的工件設(shè)計(jì)，來(lái)高效地完成3D智能抓取，來(lái)替代傳統(tǒng)的工裝夾具。3D無(wú)序抓取在實(shí)際工業(yè)中的使用使用3D無(wú)序抓取命令，可以做到：檢測(cè)任何物體的每個(gè)位置和形狀；在盒子中檢測(cè)未分類的零件，用機(jī)器人將他們撿起來(lái)并送入生產(chǎn)機(jī)器；將盒子中每個(gè)檢測(cè)到的零件的位置發(fā)送給機(jī)器人。通過(guò)3D匹配，可以只用1個(gè)3D傳感器來(lái)配置之前的任何對(duì)象的形狀和位置。因此，可以用來(lái)無(wú)序抓取復(fù)雜形狀的零件。在這些方向上3D無(wú)序抓取也得到了應(yīng)用：>> 多品種工件的機(jī)器人3D定位抓取上料>> 料框堆疊物體3D識(shí)別定位>> 復(fù)雜多面工件的柔性化3D定位抓取>> 大型物體3D定位抓取>> 工件的無(wú)序來(lái)料3D定位>> 多工序間機(jī)器人協(xié)作3D定位抓取>> 輸送帶上物體的快速3D定位抓取>> 噴涂機(jī)器人來(lái)料3D識(shí)別定位>> 大型設(shè)備的機(jī)器人裝配3D定位3D無(wú)序抓取現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展從生產(chǎn)和環(huán)境適應(yīng)性的角度來(lái)講，未來(lái)幾年的發(fā)展方向?qū)?D視覺(jué)有著更廣泛的需求。這要求3D相機(jī)能夠通過(guò)對(duì)工件3D數(shù)據(jù)的掃描，幫助機(jī)器人快速準(zhǔn)確的找到被測(cè)零件并確認(rèn)其位置，引導(dǎo)機(jī)械手準(zhǔn)確抓取定位工件，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線的柔性工裝。而在應(yīng)用拓展方面，除了智能抓取，當(dāng)前，機(jī)器人3D視覺(jué)在自動(dòng)化焊接、自動(dòng)化切割、自動(dòng)化裝配、自動(dòng)化碼垛等方面也有廣泛應(yīng)用?！緛?lái)源：光虎視覺(jué)內(nèi)部培訓(xùn)資料】

自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)

什么是自動(dòng)對(duì)焦？ 自動(dòng)對(duì)焦指的是能夠根據(jù)被測(cè)物與視覺(jué)系統(tǒng)之間的距離，來(lái)自動(dòng)調(diào)整鏡頭焦距以保持影像清晰。是利用物體光反射的原理，相機(jī)上的傳感器接收反射的光，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，帶動(dòng)電動(dòng)對(duì)焦裝置進(jìn)行對(duì)焦。自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)通常分為兩類：主動(dòng)式和被動(dòng)式。 主動(dòng)式 指的是相機(jī)上的紅外線發(fā)生器、超聲波發(fā)生器發(fā)出紅外光或超聲波到被測(cè)物。相機(jī)上的接收器接收反射回來(lái)的紅外光或超聲波進(jìn)行對(duì)焦，其光學(xué)原理類似三角測(cè)距對(duì)焦法，即測(cè)距自動(dòng)對(duì)焦。 被動(dòng)式 即直接接收并分析來(lái)自被測(cè)物自身的反光，進(jìn)行自動(dòng)對(duì)焦的方式。這種自動(dòng)對(duì)焦方式的優(yōu)點(diǎn)是自身不需要一個(gè)發(fā)射系統(tǒng)，因而耗能少，對(duì)具有一定亮度的被測(cè)物有較為理想的自動(dòng)對(duì)焦。通常為聚焦檢測(cè)自動(dòng)對(duì)焦。一般來(lái)說(shuō)，工業(yè)上進(jìn)行使用多數(shù)為被動(dòng)式自動(dòng)對(duì)焦。 如何進(jìn)行自動(dòng)對(duì)焦？ 配備有自動(dòng)對(duì)焦功能的相機(jī)，通常使用軟件搭配液態(tài)鏡頭來(lái)調(diào)整焦距，從而達(dá)到聚焦清晰的效果。 只有在需要對(duì)焦的區(qū)域中需要達(dá)到最佳聚焦點(diǎn)時(shí)才會(huì)有作用，然后會(huì)停止自動(dòng)對(duì)焦的動(dòng)作。這就是通過(guò)接收來(lái)自被測(cè)物自身反射的信息，進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)分析，從而達(dá)到控制液態(tài)鏡頭，改變焦距的效果。 如何判斷最佳聚焦點(diǎn)？ 有不同的方法來(lái)測(cè)量圖像的清晰度，依據(jù)兩個(gè)基本原理。第一個(gè)原理是圖像的邊緣清晰度。也就是在實(shí)際獲取的圖像中，搜索相鄰像素之間的大的灰度值的跳躍，來(lái)突出顯示邊緣或者輪廓。這些邊緣輪廓的對(duì)比度則用來(lái)決定圖像的銳利度。邊緣圖像越清晰，原始圖像的清晰度越高。（具體可以參考圖像在時(shí)域和頻域的轉(zhuǎn)換中的高頻部分）。 第二個(gè)原理是基于圖像直方圖的值的分析?？梢杂脕?lái)計(jì)算圖像的平均灰度值的像素值的變化量。方差越大，現(xiàn)有的灰度值邊緣和圖像的對(duì)比度就越高。如果圖像變得不聚焦，那么之前的灰度值跳躍大的邊緣就會(huì)呈現(xiàn)斜坡形式的梯度，導(dǎo)致圖像的對(duì)比度降低。也就是說(shuō)，圖像越清晰，灰度擴(kuò)散越高，圖像中的對(duì)比度也就越高，圖像也越清晰。 在使用自動(dòng)對(duì)焦，焦距在改變過(guò)程中，圖像的銳利度和方差是會(huì)實(shí)時(shí)改變的，通過(guò)軟件進(jìn)行圖像銳利度以及方差的分析處理，達(dá)到一個(gè)效果顯著的清晰圖像。 自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在哪？ 自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)使用液態(tài)鏡頭來(lái)實(shí)現(xiàn)，與傳統(tǒng)透鏡有所不同，液體鏡頭是一種使用一種或多種液體制成的無(wú)機(jī)械連接的光學(xué)元件，可以通過(guò)外部控制改變光學(xué)元件的內(nèi)部參數(shù)，有著傳統(tǒng)光學(xué)透鏡無(wú)法比擬的性能。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是透鏡的介質(zhì)由玻璃變?yōu)橐后w。更準(zhǔn)確地來(lái)說(shuō)就是一種動(dòng)態(tài)調(diào)整透鏡折射率或通過(guò)改變其表面形狀來(lái)改變焦距的新型光學(xué)元件。 就像利用玻璃制成的傳統(tǒng)光學(xué)鏡頭一樣，液體鏡頭也屬于單體光學(xué)元件，但其材質(zhì)是可以改變形狀的光學(xué)液態(tài)材料。玻璃鏡頭焦距取決于其材質(zhì)和曲率半徑。液態(tài)鏡頭也遵從相同的基本原理，但其獨(dú)特之處在于可以改變曲率半徑，從而改變焦距。這種半徑變化采用電控方式，能夠?qū)崿F(xiàn)毫秒級(jí)的變化。生產(chǎn)廠家利用從電潤(rùn)濕到形變聚合物再到聲光調(diào)節(jié)等各種技術(shù)，控制液態(tài)鏡頭曲率半徑和折射率。 大多數(shù)成像鏡頭都是多元件鏡頭，單光學(xué)鏡頭的成像性能難以滿足需要。因此只使用液態(tài)鏡頭是不明智的。但在多元件設(shè)計(jì)中結(jié)合使用液態(tài)鏡頭和成像鏡頭，就可以發(fā)揮液態(tài)鏡頭的速度和靈活性優(yōu)勢(shì)。液態(tài)鏡頭能夠以毫秒級(jí)的反應(yīng)時(shí)間在近距離或光學(xué)無(wú)窮遠(yuǎn)對(duì)焦，這對(duì)于條碼讀取、包裝分類、安保和快速自動(dòng)化等需要在多個(gè)位置進(jìn)行對(duì)焦的應(yīng)用來(lái)說(shuō)是一種理想選擇，這些被檢測(cè)物體要么尺寸不同，要么與鏡頭之間的距離不同。在需要快速對(duì)焦的各種應(yīng)用中，可以利用液態(tài)鏡頭提高成像系統(tǒng)靈活性。 【來(lái)源：光虎視覺(jué)內(nèi)部培訓(xùn)資料】

CXP2.0與5、10、25GigE

CoaXPress2.0 CoaXPress是專業(yè)和工業(yè)成像應(yīng)用（例如機(jī)器視覺(jué)、醫(yī)學(xué)成像、生命科學(xué)、廣播和國(guó)防）的全球最快標(biāo)準(zhǔn)。它是一種不對(duì)稱的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行通信標(biāo)準(zhǔn)，可通過(guò)單根或多根同軸電纜傳輸視頻和靜止圖像，CXP 1.1相機(jī)已經(jīng)面世了十年，它具有用于視頻、圖像和數(shù)據(jù)的每條電纜高達(dá)6.25 Gbps的高速下行鏈路特點(diǎn)，其使用的標(biāo)準(zhǔn)連接器為75?BNC和DIN1.0/2.3；目前CXP1.1引入的單個(gè)通道最大傳輸速度為6.25Gbps，對(duì)于CXP-10，CXP 2.0將其提高到10 Gbps，對(duì)于CXP-12，CXP2.0將其提高到12.5 Gbps。 作為CXP協(xié)議的制定商之一的Active Silicon，CXP-12采集卡上行速度提高一倍，達(dá)到42Mbps，因此現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)超過(guò)500kHz的觸發(fā)速率。實(shí)時(shí)觸發(fā)是CoaXPress眾所周知的優(yōu)勢(shì)，并且是許多工業(yè)檢測(cè)系統(tǒng)中的關(guān)鍵功能，值得注意的是，CXP-12采集卡首選的連接器是Micro-BNC，也稱為HD-BNC，使用更小的連接器能合并到更緊湊的硬件中；CXP2.0協(xié)議引入了多目標(biāo)功能，因此可以將數(shù)據(jù)從單個(gè)攝像機(jī)輸出到位于不同PC上的多個(gè)圖像采集卡。 該標(biāo)準(zhǔn)的未來(lái)版本有望包括對(duì)GenDC的正式支持，與預(yù)期的光接口的兼容性以及對(duì)串行通信的支持。速度可能會(huì)隨著技術(shù)的發(fā)展而提升。 5GigE IEEE 802.3bz-2016的發(fā)布旨在為雙絞線以太網(wǎng)連接提供增強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)，速度為2.5和5 Gbps。獲得了當(dāng)前1 Gb和10 Gb以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)之間的中間速度。產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)稱為2.5GBase-T和5GBase-T，或2.5和5 GigE Vision?？赏ㄟ^(guò)標(biāo)準(zhǔn)的at5eC電纜以高達(dá)5 Gbps的速度傳輸，提供更大的靈活性。使用普通的銅雙絞線，該技術(shù)可以將數(shù)據(jù)傳輸容量提高到100米，而銅雙絞線往往是傳統(tǒng)系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)配置。 2.5G超過(guò)100米Cat5e(D類)非屏蔽雙絞線銅纜 5Gb/s超過(guò)100米Cat5e(D類)非屏蔽雙絞線銅纜 5Gb/s超過(guò)100米Cat6(E類)非屏蔽雙絞線銅電纜 10GigE 10GigE(萬(wàn)兆以太網(wǎng))，一種以太網(wǎng)的傳輸標(biāo)準(zhǔn)，最初在2002年通過(guò)，成為 IEEE Std 802.3ae-2002。它規(guī)范了以 10 Gbit/s 的速率來(lái)傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)，因?yàn)樗俾适?GigE以太網(wǎng)的十倍，因此得名。 10GBase-T連接中使用的標(biāo)準(zhǔn)銅纜（Cat6，Cat6a和Cat7）支持的最大長(zhǎng)度為100 m，這取決于所用電纜的類型。但是，Cat6電纜最多只能使用55 m的長(zhǎng)度，Cat6a或Cat7電纜的距離更長(zhǎng)；光纖電纜可提供更長(zhǎng)距離的傳輸，但需要轉(zhuǎn)換器來(lái)生成光信號(hào)和NIC卡中的光接收器，支持以太網(wǎng)供電（PoE）和同一根電纜。 25GigE 千兆以太網(wǎng)視覺(jué)發(fā)布于2006年，傳輸距離高達(dá)100m。當(dāng)攝像頭為低分辨率甚至現(xiàn)在使用中分辨率攝像頭（例如12Mpx）和低幀速率要求時(shí)，這種方法就可以工作?，F(xiàn)在，為了獲得更高的分辨率并支持更高的幀速率（即更高的帶寬），業(yè)界開(kāi)始采用5、10和25 GigE視覺(jué)，這比原始GigE Vision接口快5、10和25倍。直到長(zhǎng)度為25GigE的點(diǎn)式光纜接管為止，電纜的長(zhǎng)度都會(huì)有所妥協(xié)。某些PC支持新的速度，但是實(shí)際上任何現(xiàn)代PC都可以添加相對(duì)便宜的網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC），能實(shí)現(xiàn)更高的速度。 25GigE SFP28接口提供了三個(gè)選項(xiàng)，可以滿足所有應(yīng)用的電纜長(zhǎng)度要求。第一種選擇是使用SFP28多模光纖模塊/收發(fā)器和LC-LC多模光纖電纜，電纜長(zhǎng)度從1M到70M。第二種選擇使用SFP28單模光纖模塊/收發(fā)器和LC-LC單模光纖電纜，電纜長(zhǎng)度范圍從1M到10KM。第三種選擇是使用低成本直接連接來(lái)連接1至5米之間的電纜。相比于CXP連接器，25 GigE的連接器碩大無(wú)比。 【來(lái)源：光虎視覺(jué)內(nèi)部培訓(xùn)資料】