text.skipToContent text.skipToNavigation

3D sensör teknolojileri

Son­ra­ki işleme örneğinin ob­je­nin ko­nu­mu­nu, boyu­tu­nu ve şeklini bil­me­si gerektiğinden ob­je­le­rin üç boyut­lu ola­rak algılanması oto­ma­syon­da önemli bir rol oynar. 3D nokta bu­lu­tu­na giden yol bir­kaç adımdan oluşur ve çeşitli ölçüm tek­nik­le­ri ile çözülebilir.
 
Teknolojilere genel bakış
3D teknolojilerin karşılaştırılması
3D nokta bulutu

Triangülasyon ve yapılandırılmış ışık

Triangülasyon tekniği, de­rin­lik bil­gi­si­ni elde et­me­nin bir yöntemidir. Aydınlatma kaynağı ve ka­me­ra tanımlanmış bir me­sa­feye sa­hip­tir ve ortak bir nok­taya hizalanmıştır. Bunun so­nu­cun­da da triangülasyon açılı bir üçgen oluşur. Bu triangülasyon açısı, de­rin­lik bil­gi­si­nin hesaplanmasına ola­nak tanır. Açı ne kadar büyükse de­rin­lik bil­gi­le­ri o kadar iyi tes­pit edi­le­bi­lir. Triangülasyon açısı saye­sinde aydınlatılmış ob­je­ler gölge yapar (gölgeleme) veya obje arka planı giz­ler ve artık ka­me­ra tarafından görülemez (obstrüksiyon). De­rin­lik bil­gi­le­ri yalnızca gölgeleme veya obstrüksiyon ol­mayan alan­lar için ve­ri­le­bi­lir. wen­glor’un bir 3D sensörü, yapılandırılmış ışık ve triangülasyon ile çalışır. Bu sensör, bir ışık kaynağından ve bir ka­me­ra­dan oluşur. Ka­me­ra ve aydınlatma kaynağı bir nok­tay­la hizalanır ve triangülasyon ola­rak adlandırılan bir üçgen oluşturur. Bu, de­rin­lik bil­gi­si­nin alınmasını sağlar. Ob­jeye farklı de­sen­le­rin yansıtılmasıyla bir 3D nokta bu­lu­tu oluşturulabilir.
Yapılandırılmış ışık, ışığın ızgara veya çubuk gibi bi­li­nen bir desen oluşturduğu bir aydınlatma tekniğidir. De­sen­de­ki de­for­ma­syo­nun de­se­ni saye­sinde ob­je­le­rin de­rin­lik ve yüzey bil­gi­le­ri algılanabilir. Yapılandırılmış ışık, 10 μm’nin altındaki yüksek has­sa­siyet­li çözünürlüklere sahip bir ölçüm yöntemidir. Bu, ob­je­ler­de­ki ya da en küçük, insan gözü tarafından fark edi­le­meyen yapılardaki en ince kılcal çatlakların bu­nun­la tanımlanabildiği anlamına gelir. 3D sensörler, ge­nel­likle örneğin Gray-​Code nu­mu­ne­si gibi kendi adları olan ikili görüntüler gibi de­sen­ler veya faz görüntüleri kullanır.
Gray-​Code de­se­ninde, açık veya koyu aydınlatılan ve gi­de­rek daha ince hale gelen bir çizgi sekansıdır. Bir ka­me­ra ile yoğunluk sey­ri­nin iz­len­me­si saye­sinde bir desen algılanabilir ve böylece bir de­rin­lik aralığı be­lir­le­ne­bi­lir. Diğer yan­dan faz görüntüleri, bir ob­jeye yansıtılan sinüs dalgaları şeklindeki dalga de­sen­le­ri­dir. Örneğin de­se­nin oluşturulması için bir mikro ayna elemanı (Di­gi­tal Mi­cro­mir­ror De­vice) kullanılabilir. Dalganın fazı görüntüden görüntüye kaydırılır. Faz akışı aracılığıyla bir ka­me­ra yardımıyla de­rin­lik bil­gi­si elde edi­le­bi­lir. 

Pasif ste­reo

Bu işlemde iki ka­me­ra aynı ob­jeyi bir açının altında in­ce­ler. Çeşitli in­ce­leme açıları saye­sinde bir noktanın me­sa­fe­si be­lir­le­ne­bi­lir. Bu­ra­da zor olan, aynı noktanın her iki ka­me­ra ile tanımlanmasıdır. Örneğin, beyaz bir duvar gibi düşük kontrastlı bir yüzey incelendiğinde, bu yöntem ye­ter­siz­dir.

Aktif ste­reo

Yapı pasif ste­reo­nun yapısıyla aynıdır. Tek fark, bu­ra­da bir de­se­nin (ör. rast­gele dağıtılmış nok­ta­lar) ob­jeye yansıtılmasıdır. Bu, her iki ka­me­raya bir noktanın atanmasını kolaylaştırır.

Time of Flight

Bu yöntemde, obje ile sensör arasındaki me­safe ışık ha­re­ket süresi yardımıyla be­lir­le­nir. Bu­ra­da sensör, bir ob­jeye çar­pan ışık dar­be­le­ri gönderir. Cisim bu ışık dar­be­le­ri­ni yansıtır. Işık dar­be­le­ri­nin yansıma süresine bağlı ola­rak me­safe be­lir­le­nir. Bu şekilde ci­sim­le­rin me­sa­fe­le­ri veya yapıları gibi de­rin­lik bil­gi­le­ri be­lir­le­ne­bi­lir.

3D tek­no­lo­ji­le­rin karşılaştırılması

Yapılandırılmış ışığa (şerit pro­jek­siyo­nu) daya­nan bir 3D sensör, çözünürlük ve has­sa­siyet bakımından en yüksek ka­li­teyi sunar, bu ne­denle bu tek­no­lo­ji 3D sensörlerde kullanılır. 
 
Yapılandırılmış ışık Pasif ste­reo Aktif ste­reo Time of Flight
Çözünürlük
Has­sa­siyet 
Ortam ışığı
Ölçüm hızı
Düşük kontrastlı ob­je­ler 
Obstüksiyon/gölgeleme 
Yapılandırılmış ışığa (şerit pro­jek­siyo­nu) daya­nan bir 3D sensör, çözünürlük ve has­sa­siyet bakımından en yüksek ka­li­teyi sunar, bu ne­denle bu tek­no­lo­ji 3D sensörlerde kullanılır. 
 

3D sensörün üç boyutluluğu

3D sensörler, ölçülecek ob­je­nin üzerine bir­den fazla desen yansıtır ve bir ka­me­ra ile bunları kay­de­der. Obje böylece üç boyut­lu alınır ve bir 3D nokta bu­lu­tu­na dijitalleştirilir. Bu sırada ne obje ne de 3D sensör ha­re­ket ha­linde değildir. Bu şekilde kayıt işlemi hızlı ve son de­rece has­sas bir şekilde gerçekleştirilebilir.

​​​​​​​1) Yüksek çözünürlüklü ka­me­ra
2) Ligh­ten­gine
3) X, Y = Ölçüm aralığı
4) Z = Çalışma aralığı

3D nesne ölçümü oto­mo­tiv üretimini kolaylaştırır

Aydınlatma: İdeal aydınlatma için Light En­gines

Aydınlatma kaynağı bir lazer veya LED ola­bi­lir. La­zer­ler, yüksek za­man­sal ve me­kan­sal bağlam ile ışık üretir. Spek­trum dar bantlıdır. Bir lazer tarafından üretilen ışık, optik aracılığıyla be­lir­li bir şekle ge­ti­ri­le­bi­lir. Başka bir aydınlatma türü de LED’in kullanılmasıdır. Bu, bir la­zere kıyasla geniş bantlı bir ışık üretir ve ne­re­deyse hiç bağlama sahip değildir. LED’ler kullanım kolaylığı sağlar ve lazer diyot­la­ra kıyasla daha fazla dalga boyu oluşturur. Di­ji­tal Light Pro­ces­sing (DLP) tekniği ile her türlü desen oluşturulabilir. LED ve DLP kom­bi­na­syo­nu, yapılandırılmış ışığın 3D tekniği için ideal olan çeşitli de­sen­le­rin hızlı ve et­ki­li bir şekilde üretilmesini sağlar. 

Görüntü kaydı: CMOS gücü ile mükemmel görüntü

Obje, yüksek çözünürlüklü bir ka­me­ra kullanılarak iki boyut­lu kay­de­di­lir. Günümüzde ka­me­ra­lar tipik ola­rak CMOS veya CCD tek­no­lo­ji­sine daya­nan ışığa duyarlı bir yarı ilet­ken çipe sa­hip­tir, bu sırada CMOS tek­no­lo­ji­si daha sık kullanılır. Bir çip bir­çok tek hücreden (pik­sel) oluşur. Mo­dern çi­pler mi­lyon­lar­ca pik­sele sa­hip­tir, böylece ob­je­nin iki boyut­lu ola­rak algılanması mümkün olur. CMOS tek­no­lo­ji­si­nin daha iyi per­for­man­sa sahip olması ne­de­niyle 3D sensörlerde kullanılır.

3D nokta bu­lu­tu: Uy­gu­la­ma­dan hazır görüntüye

Yapılandırılmış ışığın desen sekansı ka­me­ra tarafından kay­de­di­lir. Tüm görüntüleri içe­ren pa­kete Image Stack denir. Münferit de­sen­le­rin görüntülerinden her noktanın (pik­sel) de­rin­lik bil­gi­si be­lir­le­ne­bi­lir. Ka­me­ra bir­den fazla mi­lyon pik­sele sahip olduğundan ve her bir pik­se­lin gri tonlamayı algılamasından dolayı, kısa bir süre içinde bir­den fazla me­ga­bayt veri miktarı oluşturulur. Veri miktarı güçlü bir endüstriyel bil­gi­sayar­da veya da­hi­li ola­rak bir sensörde bir FPGA ile işlenebilir. Da­hi­li hesaplamanın avantajı hızdır, bil­gi­sayar­da yapılan he­sa­pla­ma ise daha fazla es­nek­lik sağlar. Hesaplamanın so­nu­cu bir 3D nokta bu­lu­tu­dur.

En­te­gra­syon: Sensörden uy­gu­la­maya

3D nokta bu­lu­tu kay­de­di­len görüntülerden hesaplanır. Bu işlem, hem sensörde hem de bir endüstriyel bil­gi­sayar­da yapılabilir. Kolay en­te­gra­syon için üreticinin Yazılım Geliştirme Kit­le­ri (SDK) veya GigE Vi­sion gibi stan­dart arayüzler kullanılır. 

Mo­no­krom aydınlatma kullanılması

Mo­no­krom aydınlatma kullanılması, optik fil­tre­lerle ortam ışığından gelen pa­ra­zit­le­rin etkin bir şekilde bastırılmasını sağlar. Aydınlatma, mak­si­mum ve­rim­li­lik ve aydınlatma gücü bakımından da op­ti­mize edi­le­bi­lir.

İletişim
İletişim
Öne çıkan ürün özellikleri
Öne çıkan ürün özellikleri
Portföy
Portföy
Uygulamalar
Uy­gu­la­ma­lar
Ürün karşılaştırması
3/4
4/4
5/4
6/4