Bienvenido al futuro de la visión 3D

Durante muchos años, el principal desafío en la visión 3D fue desarrollar un "ojo" robótico que pudiera capturar el mundo real tal como es:en movimiento.

Las tecnologías de detección 3D convencionales se han enfrentado a este desafío, ya que ninguna de ellas puede escanear objetos que se mueven rápidamente y, al mismo tiempo, proporcionar datos de imágenes 3D que satisfagan los requisitos de alta resolución y precisión de los clientes.

Esto ha cambiado con la novedosa tecnología de luz estructurada en paralelo, que acaba con el dilema entre calidad y velocidad. Finalmente hemos llegado al futuro de la visión 3D.

Luz Estructurada Paralela explicada por Marcel Svec, Director de Producto de la Unidad de Negocio de Sensores .

En nuestro artículo de blog anterior sobre "La revolución en la visión artificial", discutimos el concepto de escaneo 3D en movimiento. Respondimos a la pregunta de por qué representa un desafío para las tecnologías estándar y cómo la luz estructurada en paralelo supera este desafío. Profundizamos en cómo funciona la tecnología y cuál es su posición en comparación con otros enfoques.

En este artículo de blog, adoptaremos una postura más práctica.

Como sabéis, la tecnología Parallel Structured Light está implementada en la cámara 3D MotionCam-3D. Hoy veremos la tecnología desde el punto de vista del dispositivo:repasaremos las partes principales y las características del cuerpo de MotionCam-3D, los diferentes modelos para diferentes aplicaciones, sus capacidades de escaneo y dónde puede usarlas, y las características únicas que no obtendrá con otras tecnologías.

Para ello, compararemos las salidas de imágenes 3D de las tecnologías de detección 3D más populares y las compararemos con la luz estructurada paralela para obtener una comprensión objetiva de su rendimiento.

¿Qué es MotionCam-3D?

Comencemos con una explicación muy básica de lo que es MotionCam-3D:

MotionCam-3D es una cámara 3D de exploración de área industrial, es decir, un "ojo" robótico – que se puede utilizar para una variedad de aplicaciones para automatizar procesos industriales, logísticos y de otro tipo. Permitiendo a los robots ver , la cámara les permite manipular objetos en el espacio 3D o evaluar su calidad durante la fabricación.

Datos básicos sobre MotionCam-3D

MotionCam-3D consta de tres partes principales:

1. Un proyector que emite luz sobre la escena
2. Una unidad de cámara que captura la escena
3. Una unidad de procesamiento que calcula los datos 3D y los envía a través de Ethernet a una PC

El dispositivo también se puede alimentar a través de ethernet o, alternativamente, a través de un conector de alimentación de 24V.

Todos estos componentes están ensamblados en un cuerpo de carbono elegante, robusto y duradero, que pesa menos de 1,5 kilogramos. Esto es especialmente ventajoso para aplicaciones mano-ojo.

MotionCam-3D está disponible en tres tamaños diferentes con diferentes rangos de escaneo:

1. Modelo S =el modelo más pequeño con un alcance de exploración de hasta 60 cm. También hay una versión extendida S+ con un rango de escaneo de hasta 150 cm.
2. Modelo M =el modelo mediano con un alcance de exploración de hasta 100 cm. La versión extendida M+ proporciona un rango de escaneo de hasta 150 cm y precisión mejorada.
3. Modelo L =el modelo más grande con un rango de escaneo de hasta 300 cm.

Los modelos + con rangos de escaneo extendidos son especialmente adecuados para aplicaciones ojo-mano.

Los cinco modelos ofrecen la misma resolución de hasta 2 millones de puntos 3D, por lo que la densidad de la nube de puntos depende de la distancia de escaneo. Por ejemplo, para una distancia de escaneo de 1 metro, la densidad es igual a 4 puntos por 1 milímetro cuadrado.

¿Dónde puedes usar MotionCam-3D?

El sólido rendimiento de escaneo de MotionCam-3D le permite escanear una amplia variedad de objetos hechos de diferentes tipos de materiales, incluidos, entre otros, los siguientes:

• Goma negra
• Aluminio
• Piezas metálicas pequeñas, finas y brillantes
• Objetos de plástico
• Cartón
• Objetos semitransparentes o retroiluminados

La capacidad de escanear varios tipos de materiales, junto con su alta resolución, precisión y alta robustez en entornos industriales exigentes y condiciones desafiantes, hacen de MotionCam-3D un dispositivo de visión 3D perfecto que puede servir para la automatización en una amplia gama de aplicaciones, tales como:

• Selección de contenedores
• Paletizado y despaletizado
• Embalaje
• Clasificación
• Dimensiones de caja
• Inspección de calidad
• Y muchos otros

Ahora bien, ¿qué hace que MotionCam-3D sea tan única en comparación con otras tecnologías de detección 3D?

Luz Estructurada Paralela vs. luz estructurada

Si su objetivo es obtener datos 3D de alta calidad, los sensores de luz estructurada pueden ser una buena opción para usted. Pueden proporcionar datos sólidos con alta precisión y pueden escanear todo tipo de materiales y superficies en diversas condiciones.

Sin embargo, tienen una seria limitación, y es que solo se pueden utilizar si la escena es perfectamente estática. Esto tiene la siguiente razón:

Un sistema de luz estructurada proyecta una secuencia de patrones de luz en la escena. Si el objeto se mueve, el patrón proyectado se rompe. Esto da como resultado un patrón ilegible con mucho ruido, artefactos voladores o nubes de puntos incompletas.

Si necesita escanear escenas en movimiento, existen otras tecnologías más adecuadas. Veámoslos ahora.

Luz Estructurada Paralela vs. estéreo activo/ToF

Las tecnologías de detección 3D más populares para escanear objetos en movimiento son el tiempo de vuelo (ToF) o los sistemas estéreo activos.

Su principal ventaja es la alta velocidad de escaneo. Desafortunadamente, esto es a costa de la calidad. La resolución de estos sistemas suele ser VGA (Video Graphics Array =un estándar de resolución para mostrar gráficos en monitores) y su precisión solo puede alcanzar varios milímetros. Otro punto débil es que no pueden mostrar detalles agradables en los bordes de los objetos escaneados y la imagen 3D tiene mucho ruido.

Cuando resumimos los argumentos anteriores, obtenemos lo siguiente:

Por un lado, están los sistemas estéreo activos o Time-of-Flight, que pueden proporcionar alta velocidad pero baja calidad.

Por otro lado, existen sistemas de luz estructurada, que pueden proporcionar alta calidad pero no se pueden utilizar para escanear objetos en movimiento o que vibran.

Pero queremos lograr alta velocidad y alta calidad para poder escanear objetos que se mueven rápidamente en alta resolución y precisión. Esta es una necesidad en innumerables aplicaciones, entonces, ¿cómo podemos lograr resultados satisfactorios?

Afortunadamente, la tecnología Parallel Structured Light reúne lo mejor de ambos mundos:la velocidad del estéreo activo y los sistemas Time-of-Flight y la calidad de los sensores de luz estructurada.

Eche un vistazo a la siguiente escena, que fue capturada por MotionCam-3D.

La escena se está moviendo, pero la imagen 3D aún es perfectamente clara. Puedes ver:

• Una nube de puntos de alta resolución con 900 000 puntos 3D
• Precisión submilimétrica
• Bajo ruido
• Contornos detallados de los objetos escaneados
• Alta robustez
• Integridad del escaneo en varios materiales

MotionCam-3D también tiene un modo estático, que duplica la precisión y la resolución a 2 Mpx. Esto lo convierte en un dispositivo verdaderamente versátil para todo tipo de aplicaciones.

Cambio de paradigma que transforma la visión artificial

La tecnología Parallel Structured Light finalmente acaba con el dilema de si debe preferir la velocidad a la calidad o al revés para sus proyectos.

Representa un verdadero cambio de paradigma en la industria de la visión artificial, ya que puede hacer que las aplicaciones existentes sean más rápidas y confiables. Al mismo tiempo, abre la puerta a muchas aplicaciones nuevas que antes no era posible hacer.

Los principales beneficios de MotionCam-3D incluyen:

• Puede implementarse en sistemas dinámicos sin necesidad de sincronización
• Se puede implementar en aplicaciones donde el movimiento no es lineal sino aleatorio
• Puede acelerar las aplicaciones 3D convencionales, como la recolección de contenedores
• Se puede utilizar para escanear escenas vibrantes
• Beneficia a la robótica mano-ojo ya que el robot no necesita detenerse para realizar un escaneo
• Proporciona un flujo continuo de datos 3D de alta calidad en comparación con las tecnologías que solo pueden realizar un escaneo a la vez
• Gracias a su alta velocidad de escaneo, puede reemplazar aplicaciones 2D complicadas sin necesidad de iluminación ni calibración in situ
• Y mucho más, ya que esto es solo una pequeña parte de las posibilidades que ofrece MotionCam-3D.

Explorémoslos juntos. Es hora de ver el mundo en movimiento.