3D檢測作為機(jī)器視覺行業(yè)增長最快的領(lǐng)域之一，這得益于軟件技術(shù)的進(jìn)步使得該技術(shù)更易于設(shè)計(jì)、部署和集成，從而用于更廣泛的應(yīng)用場景。

過去，3D視覺技術(shù)部署成本高且復(fù)雜，僅限于高端工業(yè)應(yīng)用。然而，隨著成本下降和普及度提高，3D視覺解決方案現(xiàn)已適用于更廣泛的行業(yè)，包括制造業(yè)、物流、機(jī)器人和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。

通過用一到兩臺(tái)專用3D相機(jī)替代多臺(tái)2D相機(jī)，終端用戶能夠降低安裝復(fù)雜度、減少系統(tǒng)成本并提升運(yùn)營效率。此外，即插即用軟件的改進(jìn)和易用性的提升正加速從2D到3D視覺系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型。

盡管3D成像的優(yōu)勢(shì)顯而易見，但一些挑戰(zhàn)依然存在。設(shè)計(jì)者需要在苛刻的性能要求、系統(tǒng)成本與系統(tǒng)集成需求之間實(shí)現(xiàn)精妙平衡。

3D成像技術(shù)

3D機(jī)器視覺市場包含多種不同的成像技術(shù)，每種技術(shù)都適用于不同的工業(yè)應(yīng)用場景。3D成像在實(shí)現(xiàn)精確物體檢測、深度測量以及跨行業(yè)自動(dòng)化決策方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。工程師設(shè)計(jì)3D成像設(shè)備時(shí)，必須綜合考慮技術(shù)類型、工作原理、精度、速度和環(huán)境適應(yīng)性等因素，以確保設(shè)備最適合特定應(yīng)用場景。

常見四大類3D成像設(shè)備技術(shù)如下。每種技術(shù)都有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)、技術(shù)挑戰(zhàn)和理想應(yīng)用場景。

設(shè)計(jì)3D成像系統(tǒng)的問題

隨著3D視覺系統(tǒng)從高端應(yīng)用轉(zhuǎn)向主流應(yīng)用，設(shè)備設(shè)計(jì)師面臨著多重挑戰(zhàn)，包括成本限制、系統(tǒng)集成和實(shí)時(shí)處理需求。

1. 成本優(yōu)化

價(jià)格可承受性是3D視覺技術(shù)廣泛采用的關(guān)鍵因素。設(shè)計(jì)3D成像系統(tǒng)時(shí)必須考慮：

?硬件成本—傳感器、處理單元和定制光學(xué)元件會(huì)顯著影響最終價(jià)格。

?開發(fā)周期—降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度以加速產(chǎn)品上市時(shí)間。

?接口技術(shù)—3D成像設(shè)備必須與現(xiàn)成處理器無縫集成，這會(huì)增加專有開發(fā)的成本、復(fù)雜性和時(shí)間成本。

基于軟件的接口方法是應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的關(guān)鍵，能使設(shè)備制造商在保持高性能的同時(shí)構(gòu)建具有低成本的3D視覺系統(tǒng)。

2. 無縫系統(tǒng)集成

3D視覺領(lǐng)域面臨的最大挑戰(zhàn)之一，是確保成像設(shè)備與現(xiàn)有機(jī)器視覺處理系統(tǒng)之間的無縫集成。許多傳統(tǒng)3D相機(jī)依賴專有接口，這增加了系統(tǒng)復(fù)雜性并限制了互操作性。

另外3D系統(tǒng)會(huì)生成多種數(shù)據(jù)類型（如深度圖、彩色圖像、元數(shù)據(jù)），這需要高效的數(shù)據(jù)同步機(jī)制。GigE Vision 2.1標(biāo)準(zhǔn)原生支持MultiPart功能可實(shí)現(xiàn)對(duì)多種類型數(shù)據(jù)的傳輸。友思特合作伙伴Pleora的eBUS Edge等軟件解決方案，通過優(yōu)化多組件數(shù)據(jù)處理能力來確保實(shí)時(shí)性能。

基于GigE Vision標(biāo)準(zhǔn)的連接解決方案提供了即插即用兼容性，簡化了與第三方處理軟件的集成流程。

用于3D成像系統(tǒng)的軟件方案

eBUS Edge是一款基于軟件的連接平臺(tái)，旨在將3D相機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆嫒軬igE Vision和GenICam標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。與傳統(tǒng)基于硬件的解決方案不同，eBUS Edge無需額外物理組件即可實(shí)現(xiàn)功能，既減小了設(shè)備體積，又能通過標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)線纜確保無縫數(shù)據(jù)傳輸。

該解決方案提供與現(xiàn)有機(jī)器視覺處理軟件的即插即用兼容性，顯著簡化系統(tǒng)集成流程，縮短集成時(shí)間并降低開發(fā)和部署成本。設(shè)備設(shè)計(jì)人員無需修改現(xiàn)有工作流程，即可實(shí)現(xiàn)高性能的實(shí)時(shí)3D成像應(yīng)用。

在處理器端，eBUS接收模塊將圖像或數(shù)據(jù)高速接收至緩沖區(qū)，并由終端應(yīng)用程序進(jìn)行進(jìn)一步分析。借助eBUS接收功能，開發(fā)者能夠編寫運(yùn)行于主機(jī)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用程序，無縫控制和配置任意數(shù)量的符合GigE Vision、USB3 Vision及GenICam標(biāo)準(zhǔn)的傳感設(shè)備。

該eBUS通用專業(yè)驅(qū)動(dòng)程序在接收二維圖像或三維數(shù)據(jù)時(shí)可降低CPU占用率，為分析檢測應(yīng)用保留更多處理能力，同時(shí)有助于滿足自動(dòng)化實(shí)時(shí)在線檢測應(yīng)用對(duì)延遲和吞吐量的嚴(yán)苛要求。

附錄：為什么標(biāo)準(zhǔn)化在3D視覺中至關(guān)重要？

GigE Vision與GenICam是廣泛采用的機(jī)器視覺標(biāo)準(zhǔn)，確保不同相機(jī)廠商、圖像處理平臺(tái)及自動(dòng)化系統(tǒng)間的互操作性。通過遵循這些標(biāo)準(zhǔn)，eBUS Edge：

?消除供應(yīng)商鎖定—系統(tǒng)設(shè)計(jì)者和集成商可以混合搭配來自不同供應(yīng)商的攝像頭、傳感器和軟件

?確保長期兼容性—為機(jī)器視覺硬件和軟件的投資提供未來保障，適應(yīng)設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的未來擴(kuò)展需求

?降低開發(fā)復(fù)雜度—現(xiàn)成的軟件解決方案簡化了設(shè)備設(shè)計(jì)和處理集成，使集成商更容易實(shí)現(xiàn)3D視覺應(yīng)用

如果不使用標(biāo)準(zhǔn)的視覺協(xié)議，系統(tǒng)集成商和設(shè)計(jì)者將可能面臨兼容性問題，需要投入高昂的定制軟件開發(fā)成本。

友思特

eBUS Edge

eBUS Edge是一個(gè)軟件平臺(tái)，無需任何額外的硬件，即可將相機(jī)、成像解決方案以及嵌入式和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備轉(zhuǎn)換為完全符合的GigE Vision、GenICam設(shè)備。如嵌入式平臺(tái)上進(jìn)行AI處理后的結(jié)果，需要進(jìn)一步傳給后端控制器和其他系統(tǒng)使用，使用ebus edge，實(shí)現(xiàn)處理后的坐標(biāo)或圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議打包，發(fā)送。

審核編輯 黃宇