
Triangülasyon ve yapılandırılmış ışık

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 ışık | Pasif stereo | Aktif stereo | Time of Flight | |
---|---|---|---|---|
Çözünürlük | ![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
Hassasiyet | ![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
Ortam ışığı | ![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
Ölçüm hızı | ![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
Düşük kontrastlı objeler | ![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
Obstüksiyon/gölgeleme | ![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
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 物体测量简化了汽车的生产

照明系统:光引擎确保理想的照明效果
照明光源可以是激光器或 LED。激光产生的光具有高度的时间和空间相干性。光谱是窄频带。通过光学系统可将激光产生的光转化为一定的形式。另一种照明方式是使用 LED。与激光器相比,它可产生宽频带光,并且几乎没有相干性。与激光二极管相比,LED 更容易处理并可产生更多波长。可以通过数字光处理(DLP)技术生成任何图案。LED 与 DLP 相结合,可以快速有效地产生不同的图案,使其非常适合结构光的 3D 技术。

拍摄图像:使用强大的 CMOS 技术拍摄完美图像
使用高分辨率摄像头拍摄二维物体。今日,摄像头通常使用基于 CMOS 或 CCD 技术的光敏半导体芯片,其中 CMOS 技术的使用更为频繁。芯片由许多单个单元(像素)组成。现代芯片的像素数达数百万个,因此可对物体进行二维采集。由于 CMOS 技术性能更好,因此用于 3D 传感器。
3D 点云:从应用到最终图像
摄像头记录结构光的模式序列。包含所有图像的数据包称为图像栈。根据每个图案的图片可以确定每个点(像素)的深度信息。由于摄像头具有数百万个像素,并且每个像素可识别灰度,因此可在短时间内生成数百万字节的数据量。可在功能强大的工业 PC 上或用 FPGA 在传感器内部处理数据量。内部计算的优点是速度,而在计算机上计算则更灵活。计算结果为 3D 点云。

集成:从传感器到应用
3D 点云由拍摄的图像计算而得。这可在传感器上完成,也可在工业 PC 上完成。使用制造商的软件开发工具包(SDK)或 GigE Vision 等标准化接口可以轻松集成。

使用单色照明系统
使用单色照明系统可以通过滤光片有效抑制外来光线的干扰影响。还可对照明系统进行优化,以最大程度提高效率和照明强度。