PhoXi 3D扫描仪–技术概述

PhoXi 3D扫描仪–技术概述

我们的PhoXi Scan扫描仪系列所采用的技术基于高级结构光技术。

常规光技术的工作原理

常规结构光技术来源于立体视觉。 立体视觉(其灵感来源于人类视觉的特性)中,设备使用一对摄像头从两个不同视点(角度)拍摄物体。。

对于第一张图上拍摄的每个像点A,运用一个算法估算第二张图上对应的像点B(运用外极线约束)。 有了这种对应关系(两张图上同一对象点的位置),该算法可运用三角原理计算被摄对象点的三维位置。


三维扫描技术

常规光技术的缺陷

尽管这一原理非常简单,但图像对应的搜索是一个不适定问题。

  • 该技术在运算上很复杂
  • 需要纹理细腻的对象。
  • 由于现实世界的限制,该技术不适用于工业用途。

高级结构光技术

另一方面,在高级结构光方法中,其中一个摄像机通过图案投影仪交换信息,该投影仪会发出轮廓分明的结构光照明。 大多数情况下,结构照明的光源是常规二维投影仪(多媒体演示中也采用了类似的技术)。 摄像机和图案投影仪位于共知的基线(通过系统校准确定)上,并聚集到扫描区域(对象)上。

高级结构光技术的工作原理:

  1. 图案投影仪一个接一个地发射出一系列连续投影的编码图案。 这些编码图案会解码空间信息。
  2. 每投影一个图案,摄像机拍摄扫描区一次。
  3. 此后,对于每个像点A,在不同的结构光图案下,算法会解码以像点A所捕获的连续强度值编码的空间信息。
  4. 空间信息会在投影仪的视角中编码对应的“像点B”。
  5. 运用这种对应关系,算法会计算出对象点的确切三维位置。

为什么要使用高级结构光技术

  • 该技术的实施不受对象纹理的影响, 三维重建质量高
  • 获取速度。

对比PhoXi扫描和常规系统

常规系统的一个关键问题在于图案投影仪的复杂度。 基于DMD或LCD技术的常规设计不仅价格高昂,而且光效率低下。 由于光学装置复杂,该系统中损失了发射出的大多数光。 这种光随后转化成了热量。 由于这些系统所采用的光源的特性,视野深度非常有限。

Photoneo PhoXi 扫描

独一无二的定制设计投影设备

相比之下,Photoneo PhoXi系列采用了基于相干激光辐射的独有投射系统。 PhoXi投影仪的光学系统达到了最优状态,可将所有发射光投射到扫描区域。 这可以让PhoXi运用被动冷却,即便是在严苛的工业环境下。

 PhoXi图案投影仪利用了指定波长的光线,除了摄像机光学镜头所采用的优质玻璃带通滤波器外,该系统还对其他光源有着出色的抗性,即便是极具挑战性的多光源的室内环境下。

PhoXi投影系统的另一个优势是与激光谱线三角系统接近的高视野深度。

最新、最先进的传感“肌肉”

  • PhoXi系列采用Sony最新的CMOS传感器,性能卓越,而且能耗很低。
  • Ximea的协同作业确保了业界领先的摄像机传感性能。
  • 得益于NVIDIA® Jetson™平台,该系统的马力足以驱动高分辨率和高帧率的高级重建算法。

    在5帧/秒3200万像素或20帧/秒80万像素下,PhoXi捕获和处理管道每秒可实现1600万次运算。

支持新工业里程碑的软件包

利用该系统的嵌入式处理和控制单元进行了所有必要的运算,这为客户保留了所有的应用处理能力。运用我们的PhoXi控制应用程序,PhoXi通过千兆以太网与客户个人电脑连接。 该软件API实现了很多高级特性,比如针对复杂对象的自适应扫描程序(可适应性地改变扫描管道,以补偿相互反射或高动态范围的影响),这是一种自动优化设置。(该系统分析扫描区域并确定最优扫描参数)。
API同时提供了三维信息和二维信息。

为了支持工业4.0的新里程碑,Photoneo目前正在研发智能SDK套件,这将会让三维视觉应用程序的开发变得非常容易,即便不是程序员也能很容易上手。

恒久坚固的传感器本体,但不会增加机器人的负担

传感器本体采用优质碳纤维制成。不仅外型美观,而且形成了一个刚性结构,可确保长期的校准。在该设计的基础上,我们可通过改变系统基线(出厂设置)来满足多种不同的应用程序。即便是更长的基线,该系统也会保持轻量的特点,碳纤维确保了最小的热膨胀。传感器底座采用了阳极化铝,因而很容易安装在机械臂或任何其他运动系统中。

PhoXi’的产品页面上可下载产品规格书。

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