3D視覺(jué)應(yīng)用落地加速 助力工業(yè)自動(dòng)化升級(jí)

工業(yè)視覺(jué)發(fā)展現(xiàn)狀

據(jù)相關(guān)報(bào)告顯示，全球視覺(jué)傳感器市場(chǎng)將從2018年的25億美元增長(zhǎng)到2023年的45億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為12.20%。自2018年后，3D視覺(jué)在工業(yè)等行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越重要，涉及物件辨識(shí)、產(chǎn)品檢測(cè)、尺寸測(cè)量、機(jī)械手的視覺(jué)引導(dǎo)定位等，隨著硬件端技術(shù)的不斷進(jìn)步,算法與軟件層面的不斷優(yōu)化，一系列基于3D視覺(jué)技術(shù)的雙目深度相機(jī)和傳感器逐漸成為工業(yè)場(chǎng)景應(yīng)用的催化劑。

早期的視覺(jué)工業(yè)檢測(cè)處于長(zhǎng)期技術(shù)壟斷局面

早期在工業(yè)高端檢測(cè)和測(cè)量應(yīng)用中，常見(jiàn)的是兩種技術(shù)，一是三維激光線掃描、二是雙目動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)光。

•三維激光掃描技術(shù)又被稱為實(shí)景復(fù)制技術(shù)，通過(guò)高速激光掃描測(cè)量的方法，大面積、高分辨率地快速獲取物體表面各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)(x.y.z)、反射率、顏色(R.G.B)等信息，由這些大量、密集的點(diǎn)信息可快速?gòu)?fù)建出1:1 的真彩色三維模型，它突破了傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量方法，具有高效率、高精度的優(yōu)勢(shì)，其點(diǎn)云測(cè)量密度可達(dá)毫米級(jí)，可獲取高精度高分辨率的三維模型。

•雙目融合動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)光技術(shù)的基本原理是，通過(guò)近紅外激光器，將具有一定結(jié)構(gòu)特征的光線投射到被拍攝物體上，再由專門(mén)的紅外攝像頭進(jìn)行采集。這種具備一定結(jié)構(gòu)的光線，通過(guò)雙目相機(jī)采集不同的圖像相位信息，然后運(yùn)用算法將這種結(jié)構(gòu)的變化換算成深度信息，以此來(lái)獲得三維結(jié)構(gòu)，一般單幀測(cè)量精度能到0.1mm甚至更高。

這兩種方案在原理上能夠?qū)崿F(xiàn)最高精度的視覺(jué)測(cè)量，常見(jiàn)精度范圍為0.1~0.01mm甚至更高，但由于工作距離短、功耗大、對(duì)工況要求高等限制因素，目前只在工業(yè)檢測(cè)和自動(dòng)分揀中有局部應(yīng)用，售價(jià)超1萬(wàn)美金，基本已形成一個(gè)極細(xì)分的專門(mén)市場(chǎng)且長(zhǎng)期處于被國(guó)外機(jī)器視覺(jué)大廠壟斷的局面。

行業(yè)內(nèi)3D視覺(jué)的發(fā)展部署已久

其實(shí)，雙目融合動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)光技術(shù)便是由3D視覺(jué)技術(shù)中的三位測(cè)距原理衍生而來(lái)。3D視覺(jué)技術(shù)的原理,最早來(lái)源于人們雙眼的視差,即人眼的三維視覺(jué)特性，也就是我們現(xiàn)在所說(shuō)的3D成像原理，3D 視覺(jué)成像按成像原理，可以大概歸納為三類：飛行時(shí)間原理、通過(guò)光線的時(shí)間差恢復(fù)深度，以及三角測(cè)量原理。其中運(yùn)用最廣泛的是便是三角測(cè)量原理，并衍生出很多 3D 傳感器、雙目多目、線結(jié)構(gòu)光、相移結(jié)構(gòu)光、散斑結(jié)構(gòu)光(靜態(tài)結(jié)構(gòu)光)等。

縱觀當(dāng)前市面上常見(jiàn)的3D視覺(jué)技術(shù)方案包含雙目視覺(jué)、飛行時(shí)間(ToF)和結(jié)構(gòu)光三種，各行各業(yè)在此類技術(shù)方案上也進(jìn)行了相當(dāng)多的研究，至于為何一直未出現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，據(jù)國(guó)內(nèi)知名機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域企業(yè)負(fù)責(zé)人表示，現(xiàn)行的產(chǎn)品落地標(biāo)準(zhǔn)很高，在硬件層面，鏡頭、紅外傳感器等技術(shù)工藝復(fù)雜，其次在算法層面，3D深度攝像頭對(duì)于算法的要求是非常復(fù)雜的，結(jié)合不同的應(yīng)用場(chǎng)景需要各自相應(yīng)的解決方案，面臨的圖像識(shí)別、高精度自動(dòng)化標(biāo)定、抓取/運(yùn)動(dòng)規(guī)劃等問(wèn)題都需要強(qiáng)大的算法能力支持。但目前國(guó)內(nèi)涉獵企業(yè)尚處于發(fā)展階段，鮮少有算法團(tuán)隊(duì)可以達(dá)到這樣的行業(yè)需求。

因此近幾年奧比中光、圖漾科技、華捷艾米、深慧視、小覓智能等機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域的廠商和企業(yè)開(kāi)始把重點(diǎn)放在倉(cāng)儲(chǔ)物流和工業(yè)檢測(cè)等特定細(xì)分市場(chǎng)中，針對(duì)不同產(chǎn)品規(guī)格，基于主動(dòng)雙目融合靜態(tài)散斑結(jié)構(gòu)光的技術(shù)路線，以滿足工業(yè)場(chǎng)景下工作距離較近，識(shí)別精度要求較高、體積可控等要求，并以支持動(dòng)態(tài)拍攝、功耗低且價(jià)格選擇面廣等優(yōu)勢(shì)成為一種新的3D視覺(jué)發(fā)展趨勢(shì)。

3D視覺(jué)技術(shù)逐漸成為工業(yè)視覺(jué)下新的發(fā)展趨勢(shì)

到目前為止，國(guó)內(nèi)已有包括小羽互聯(lián)在內(nèi)的不少工業(yè)廠家開(kāi)始采用融合靜態(tài)結(jié)構(gòu)光的雙目相機(jī)。此前小羽互聯(lián)有關(guān)旗下XYAI第三代棒材智能焊牌機(jī)器人首次采用雙目結(jié)構(gòu)光技術(shù)的消息一經(jīng)傳出，就引發(fā)了行業(yè)內(nèi)的強(qiáng)烈關(guān)注，工業(yè)自動(dòng)化的市場(chǎng)之熱由此可見(jiàn)一斑。

據(jù)小羽互聯(lián)技術(shù)部負(fù)責(zé)人介紹，由于在工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)景中，作為焊接對(duì)象的鋼筋分布往往參差不齊，為了能夠?qū)崿F(xiàn)比較精準(zhǔn)的焊牌操作，需要通過(guò)所搭載的雙目深度相機(jī)采集到的圖片以及點(diǎn)云數(shù)據(jù)，來(lái)計(jì)算得出兩個(gè)最佳焊牌點(diǎn)，以此引導(dǎo)機(jī)器人進(jìn)行對(duì)點(diǎn)焊接。目前這款搭載了雙目深度相機(jī)的XYAI第三代棒材智能焊牌機(jī)器人已經(jīng)在多個(gè)工廠投入使用，大大提高了工廠的焊牌效率。

從發(fā)展和應(yīng)用角度來(lái)看，機(jī)器視覺(jué)在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用由來(lái)已久，比起雙目深度攝像頭在工業(yè)檢測(cè)場(chǎng)景的落地，在快遞物流行業(yè)，基于3D視覺(jué)傳感器的包裹體積測(cè)量技術(shù)也一直是行業(yè)備受關(guān)注的重點(diǎn)。隨著快遞量的大幅增加，傳統(tǒng)的快遞包裹體積測(cè)量多為效率低下的接觸式測(cè)量,已經(jīng)難以滿足物流行業(yè)對(duì)測(cè)量精度、測(cè)量效率等的需求。隨著自動(dòng)化分揀設(shè)備在行業(yè)內(nèi)的大規(guī)模投入使用，各大快遞業(yè)龍頭企業(yè)也紛紛開(kāi)始尋求適合動(dòng)態(tài)高速測(cè)量,能夠彌補(bǔ)二維掃描體積缺陷的3D視覺(jué)傳感器測(cè)量方案。

當(dāng)前，3D視覺(jué)技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。奧比中光、圖漾科技、小覓智能、深慧視等涉及3D視覺(jué)技術(shù)的企業(yè)也正在工業(yè)等行業(yè)領(lǐng)域積極部署中，相信經(jīng)過(guò)對(duì)產(chǎn)品的不斷迭代和技術(shù)進(jìn)階，3D視覺(jué)將可以適用于更多的智能化工業(yè)操作場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)更高效更安全的生產(chǎn)需要。

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