药品分拣机器人，机器和机器人视觉与其它3D应用正在使智能机器的能力越来越

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作者：PedroGelabert博士；V.PascalNelson，德州仪器(TI)

跟着良多全新技巧的涌现，人们愈来愈须要用3D方式去默示理想世界中的物体。特殊是机械视觉跟机器人技巧，它们皆得益于正确跟自顺应的3D捕获功用。别的针对3D扫描的使用包罗生物辨认、安防、工业搜检、质量节制、医疗、牙科跟原型计划。

3D扫描是提取一个物体的概况跟物理丈量，并用数字的方法将其默示出来。这些数据被收罗为一个由X，Y跟Z坐标构成的点云。关于一个3D扫描的剖析可以肯定被扫描物体的表面积、体积、概况外形、形状跟特点尺寸。

一个3D扫描仪须要一个探针去肯定到物体概况上每一个点的距离。实际上，这个探针可以是一个触觉探针。然而，良多使用须要非接触式丈量。只利用光照去探测感兴趣物体的光学技巧提出了针对这个问题的解决方案。此中一个方式至少采取2个摄像头去供给立体感视觉技巧，它关于计较的要求平常比力严厉，而且关于情况光照前提很敏感。此外一个方式采取布局照明图形，它只需一个投影仪和一个单摄像头跟计算能力中等的算法。

布局光

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布局光是3D扫描的一个光学方式，它投射出一组用数学方法机关的光图形，依照必然次序照亮被丈量的物体。一个到投影仪的距离已知的摄像头同步捕获一组被照亮物体的图象。绝对于用于校准的立体基准概况，摄像头看到的图形被经扫描物体的概况外形所歪曲。多少三角剖分的原理使得计较被扫描物体概况上每一个面的XYZ坐标成为能够。然后，取得的点云数据用于被扫描物体概况具体3D模子的计较机关。

可编程图形布局光

可编程图形扫描仪利用存在数字空间光调制器的激光或LED光源将一系列图形投射到物体概况上。经由过程利用多个图形，一个可编程布局光扫描仪可能取得更下的准确性，而且可能依据情况光照前提、物体概况，和物体光反射特性去转变图形。

因为可编程图形布局光须要显现多个图形，空间光调制器便成为此类扫描仪的一个要害组件。现阶段市面上有多项空间光调制技巧，此中包罗德州仪器DLP®技巧，特殊是DLP6500跟DLP9000芯片组。

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分歧的布局光扫描算法要求SLM可能发生二级造或灰度图形中的一种，或许可能发生那两种图形。高对比度图形有助于正在处置惩罚不休变更的物体反射率跟环境光前提时尽量进步准确度跟运行靠得住耐用性。因为尺寸、冷却跟电池要求，体系计划将光通量跟能效视为重中之重。

现阶段有良多对3D布局光图形停止优化的技巧。此中一个特殊无效的方式就是自顺应图形散。算法肯定了图形与波长的最好组合，以进步被扫描物体的分辨率。依据物体的颜色，可以取舍多变的颜色。自顺应图形进步了对概况质地庞大或许没有接连的物体的扫描才能。

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计划思量

正在计划可编程布局光解决方案时，有几个紧张的计划注意事项。被丈量物体的尺寸跟距离和3D丈量所要求的空间精度决意了所需的空间光调制器跟图形捕获摄像头的机能特性。SLM分辨率跟扫描场尺寸决意了可实现的精度。摄像头的分辨率必需充足年夜，依据采样定理，平常环境下，该当至少为SLM像素密度的四倍。

扫描时代，任何的物体运动会使数据模糊不清，从而降低丈量精度。为了实现所需的3D精度等级，物体运动的越快，便必需越快捷天履行一个完全扫描。越快的扫描须要更快捷的空间光调制器跟帧捕获速度更下的摄像头，而亮度更下的图形照明也会对快捷扫描有所资助。正在分歧的3D丈量体系中，大概须要从每秒数次到最高每秒数百次的图形速度。

论断

机械跟机器人视觉与别的3D使用正在使智能机械的才能愈来愈强。3D扫描跟着全新技巧跟算法的开展不断进步。跟着处置惩罚跟传感器功用的不休加强，而它们的本钱渐渐走低，这些全新技巧使终端用户有了更年夜的取舍空间。采取布局光的自动、非接触式3D扫描体系为用户供给怪异的劣势，不外必需依据特定的使用需要对这些体系停止评价。

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