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 h4>
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 h4>
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 h4>
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 | ![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
Çözünürlük
|
|||
---|---|---|---|
Yapılandırılmış ışık
![]() |
Pasif stereo
![]() |
Aktif stereo
![]() |
Time of Flight
![]() |
Hassasiyet
|
|||
Yapılandırılmış ışık
![]() |
Pasif stereo
![]() |
Aktif stereo
![]() |
Time of Flight
![]() |
Ortam ışığı
|
|||
Yapılandırılmış ışık
![]() |
Pasif stereo
![]() |
Aktif stereo
![]() |
Time of Flight
![]() |
Ölçüm hızı
|
|||
Yapılandırılmış ışık
![]() |
Pasif stereo
![]() |
Aktif stereo
![]() |
Time of Flight
![]() |
Düşük kontrastlı objeler
|
|||
Yapılandırılmış ışık
![]() |
Pasif stereo
![]() |
Aktif stereo
![]() |
Time of Flight
![]() |
Obstüksiyon/gölgeleme
|
|||
Yapılandırılmış ışık
![]() |
Pasif stereo
![]() |
Aktif stereo
![]() |
Time of Flight
![]() |
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 h3>
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 h3>
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 h3>
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 h3>
Monokrom aydınlatma kullanılması, optik filtrelerle ortam ışığından gelen parazitlerin etkin bir şekilde bastırılmasını sağlar. Aydınlatma, maksimum verimlilik ve aydınlatma gücü bakımından da optimize edilebilir.