Logowanie

nie pamiętam hasła

Jesteś firmą i nie posiadasz konta?
Zdobądź dostęp do funkcji serwisu:

  • wizytówka
  • artykuły
  • wydarzenia
  • produkty
  • zapytania ofertowe
  • newsletter

Partnerzy serwisu

Adaptacyjna technologia w kamerach 6D

Kamery 3D są nieraz lepszym rozwiązaniem niż kamery 2D, jednakże są często uważane za zbyt skomplikowane w obsłudze i projektowane tylko do konkretnych zadań. Tymczasem zastosowanie uniwersalnej kamery 3D otwiera nowe możliwości!               
09:05
W operacjach pakowania i logistyce większość z operacji inspekcji wciąż wykonywana jest z pomocą kamer 2D. Aby uwidocznić małe wgłębienia i strukturę powierzchni stosowane jest specjalistyczne oświetlenie. Kamera 2D pozyskuje obrazy kolejno pod różnym kątem padania światła lub o różnym kolorze. W związku z tym koszt całej operacji jest wysoki i proces obejmuje wiele zmiennych poza samymi parametrami kamery.
 
Proces ten może być znacznie uproszczony poprzez zastosowanie technologii 3D. Argumenty przemawiające przeciwko stosowaniu kamer 3D to koszty związane z zakupem kamery i komponentó, których cena jest wyższa niż w przypadku kamer 2D oraz potrzeba doboru konkretnego rodzaju kamey do specyficznej aplikacji. Liczba integrator zajmujących się integracją systemów 3D jest wciąż mała.

Naprzeciw temu wyszedł producent kamer przemysłowych - Matrix Vision, który rozwinął dotychczasowe rozwiązania z zakresu wizji 3D  oraz zaprojektował serię kamer 3D. Głównym celem było zmaksymalizowanie liczby możliwych aplikacji oraz funkcjonalności pojedynczej kamery 3D.

Time of flight (TOF)

Systemy wykorzystujące metodę Time of flight emitują światło i na podstawie przesunięcia fazowego odbitej wiązki obliczają odległość od obiektu. Czas pomiaru jest bardzo krótki. Metoda umożliwia rozpoznawanie obiektów stacjonarnych jak i tych w ruchu. Warunkiem poprawnej pracy systemu jest zapewnienie stałych warunków oświetleniowych, ponieważ zewnętrzne odbicia mogą skutkować wykrywaniem pseudo-obiektów.

Triangulacja laserowa

W przypadku triangulacji laserowej wiązka lasera jest emitowana na obiekt pod określonym kątem. Obraz sceny jest przechwytywany przez kamerę ustawioną pod innym kątem. Profil wysokości może być odwzorowany wzdłuż konkretnej linii - każda zmiana wysokości skutkuje przesunięciem w linii rzutowanej na obrazie. Podczas pozyskiwania obrazu obiekt umieszczony na ruchomej podstawie przemieszcza się względem układu rejestrującego. Prędkość akwizycji obrazu musi być zsynchronizowana z prędkością ruchu obiektu. Rozdzielczość pomiarowa w tej metodzie jest niezwykle wysoka, a czas skanowania bardzo krótki.

Metoda projekcji prążków

Zasada działania jest podobna do triangulacji laserowej, jednakże w tej metodzie projektor emituje dużą liczbę pasków świetlnych padających na scenę w tym samym czasie. Projektor porusza się względem obiektu a wraz z nim obraz prążków. W związku z tym do otrzymania dokładnego obrazu obiektu, wystarcza wykonanie od 10 do 30 zamiast setek zdjęć. Metodę cechuje bardzo wysoka dokładność pomiaru, która zależy od kąta projekcji oraz odległości pomiędzy kamerą a projektorem, która musi być stała. Wadą metody projekcji prążków jest mała odporność na wahania temperatury oraz odkształcenia mechaniczne. Druga kamera może być wykorzystywana do stworzenia systemu stereo. Eliminuje to problem konieczności utrzymania nagrzanego projektora w jednej pozycji.   

Skanowanie metodą światła strukturalnego

Procedura wykorzystuje światło strukturalne  polegające na tym, że statyczne źródło światła emituje światło o zadanej nieregularnej strukturze. Światło jest umieszczone w określonej odległości od obiektu. Zasada działania jest podobna do metody stereo. Aby otrzymać wzmocniony efekt wykorzystuje się do tego zadania dwie kamery. Zaletą takiego układu jest fakt, ze źródło światła nie musi być utrzymywane pod stałym kątem lub w określonej odległości. Obraz sceny jest pozystkiwany na podstawie jednego zdjęcia, na podstawie którego oblicza się głębię obrazu. Jednakże rozdzielczość pomiarowa metody jest mniejsza niż w przypadku metody projekcji prążków.

Rozwiązanie: rewolucyjna nowa kamera 6D

Kamera mvPerCam jest wynikiem prac rozwojowych przeprowadzonych w celu zbadania różnych stosowanych metod 3D.
Zasada działania kamery opiera się na metodzie stereo w połączeniu z zastosowaniem światła strukturalnego. Trzecia kamera została zaimplementowana po to, by uzyskać większe pole pomiarowe oraz w celu uniknięcia konieczności ustawiania kątów i odległości innej kamery podczas produkcji. System zatem może być stosowany jako uniwersalna kamera multi-stereo. Każde z ustawień dwóch kamer pozwala na otrzymanie różnych zakresów pracy. 
 
Procedura stereo opiera się na dopasowywaniu takich samych struktur na obu obrazach pozyskanych z dwóch kamer. Po to aby umożliwić pomiar obszarów trudnodostępnych kamera mvPerCam oświetla obiekt używając dodatkowego światła strukturalnego - nadając obiektowi dodatkową strukturę. Jednocześnie z informacją o głębi kamera umożliwia wykrycie ruchu, który w przestrzeni 3D prezentowany jest za pomocą wektorów (vx, vy, vz). Dlatego nowy system z kamerą 6D może być wykorzystywany do rozpoznawania, czy dany obiekt porusza się od lub w kierunku kamery. Dane wyświetlane są w kolorze.
 
Metoda projekcji prążków świetlnych lub triangulacji laserowej charakteryzuje się wysoką rozdzielczością, która pozwala na dokładne odwzorowanie nawet obiektów znajdujących się w małych odległościach od siebie. System 3D stereo wymaga dużej rozdzielczości w osiach X i Y, która ogranicza pole widzenia oraz liczbę klatek na sekundę. Po to by rozróżnić sąsiadujące obiekty stosuje się dodatkowe światło strukturalne emitowane przez nową ulepszoną kamerę.
 
Przetwarzanie obszernego zbioru danych w obrazie 3D jest skomplikowanym zadaniem i wymagającym bardziej kosztownych komponentów niż w przypadku przetwarzania monochromatycznego obrazu 2D. Aby usprawnić pracę systemu wprowadzono tzw. funkcję sensoryczną - dzięki której kamera jest bardzo łatwa w użyciu i obrazowanie 3D może być stosowane w szerokim zakresie aplikacji.
Typowe obszary zastosowań kamery mvPerCam to przede wszystkim procesy pakowania i logistyczne, ale również w innych sektorach przemysłu. Kamera może z powodzeniem być wykorzystywana w operacjach sterowania robotami, paletyzacji, załadunku, transportu, w aplikacjach pick&place, pomiarowych, w kontroli produkcji i wielu innych.

Wybór metody 3D

Wszystkie z opisanych metod zostały zaprojektowane dla predefiniowanego zakresu pomiarowego. Porównanie pokazuje, że każda z metod oferuje określone zalety dla specyficznych zastosowań. To powoduje, że wybór odpowiedniego systemu do konkretnej potrzeby użytkownika staje się jeszcze trudniejszy.
 

Zalety kamer 6D

  • praca w czasie rzeczywistym (30Hz)
  • wysoka rozdzielczość w osach X i Y (1024 x 1024 Px)
  • zakres pomiarowy: 27 - 250 cm
  • rozdzielczość pomiarowa: ok 40 µm
  • brak pseudo-obiektów
  • wysoka rozdzielczość sensora
  • wykres głębokości zdjęcia
  • dozwolone do obiektów nieruchomych oraz w szybkim ruchu
  • czas skan = czas migawki (10 µs - 30 µs)
  • automatyczna kalibracja
  • rozpoznawanie obiektów na podstawie ruchu
  • transmisja obrazu przez GebICam

Oryginalny artykuł 6D camera with adaptive perception technology.
zdjecia: teaser fotolia

prasa i literatura branżowa