Descubra el Futuro de la Visión 3D con Tecnología Parallel Structured Light

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

Las tecnologías convencionales de detección 3D han luchado con este desafío, ninguna siendo capaz de escanear objetos que se mueven rápido y, al mismo tiempo, proporcionar datos de imagen 3D que satisfagan los requisitos de clientes para alta resolución y precisión.

Esto ha cambiado con la novedosa tecnología Parallel Structured Light, que termina el dilema entre calidad y velocidad. Finalmente hemos llegado al futuro de la visión 3D.

Parallel Structured Light explicado por Marcel Svec, Director de Producto de la Unidad de Negocio de Sensores.

En nuestro artículo anterior del blog sobre "La revolución en visión artificial", discutimos el concepto de escaneo 3D en movimiento. Respondimos a la pregunta de por qué plantea un desafío para tecnologías estándar y cómo Parallel Structured Light supera este desafío. Nos sumergimos en cómo funciona la tecnología y dónde se sitúa en comparación con otros enfoques.

En este artículo del blog, tomaremos una postura más práctica.

Como sabe, la tecnología Parallel Structured Light se implementa en la cámara 3D MotionCam-3D. Hoy veremos la tecnología desde un punto de vista de dispositivo: recorreremos las partes principales y 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 esto, compararemos salidas de imagen 3D de las tecnologías de detección 3D más populares y las compararemos con Parallel Structured Light para obtener una comprensión objetiva de su rendimiento.

¿Qué es MotionCam-3D?

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

MotionCam-3D es una cámara 3D de escaneo de área industrial —es decir, un "ojo" robótico— que puede usarse para una variedad de aplicaciones para automatizar procesos industriales, logísticos y otros tipos. Al permitir que los robots vean, la cámara les permite manipular objetos en 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 computa los datos 3D y los envía por ethernet a un PC

El dispositivo también puede alimentarse por ethernet o, alternativamente, por 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 de especial ventaja para aplicaciones mano-ojo.

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

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

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

Los cinco modelos proporcionan la misma resolución de hasta 2 millones de puntos 3D, donde 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 equivale a 4 puntos por 1 milímetro cuadrado.

¿Dónde puede usar MotionCam-3D?

El rendimiento de escaneo robusto de MotionCam-3D le permite escanear una amplia variedad de objetos hechos de diferentes tipos de materiales, incluyendo pero no limitado a:

• Goma negra
• Aluminio
• Piezas metálicas pequeñas, delgadas y brillantes
• Objetos plásticos
• Cartón
• Objetos semitransparentes o iluminados por luz trasera

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 automatización en una amplia gama de aplicaciones tales como:

• Despaletizado (bin picking)
• Paletizado y despaletizado
• Embalaje
• Clasificación
• Dimensionado de cajas
• Inspección de calidad
• Y muchas otras

Ahora, ¿qué hace a MotionCam-3D tan único comparado con otras tecnologías de detección 3D?

Parallel Structured Light vs. luz estructurada

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

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

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

Si necesita escanear escenas en movimiento, hay otras tecnologías más adecuadas. Veámoslas ahora.

Parallel Structured Light vs. estéreo activo / ToF

Las tecnologías de detección 3D más populares para escanear objetos en movimiento son sistemas Time-of-Flight (ToF) o estéreo activo.

Su principal ventaja es alta velocidad de escaneo. Desafortunadamente, esto es a costa de calidad. La resolución de estos sistemas suele ser VGA (Video Graphics Array = 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 bonitos en los bordes de objetos escaneados y la imagen 3D tiene bastante ruido.

Cuando resumimos los argumentos anteriores, obtenemos lo siguiente:

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

Por otro lado, hay sistemas de luz estructurada, que pueden proporcionar alta calidad pero no pueden usarse para escanear objetos en movimiento o vibrantes.

Pero queremos lograr tanto alta velocidad como alta calidad para poder escanear objetos en movimiento rápido en alta resolución y precisión. Esto es una necesidad en innumerables aplicaciones, así que ¿cómo podemos lograr resultados satisfactorios?

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

Eche un vistazo a la escena de abajo, capturada por MotionCam-3D.

La escena está en movimiento pero la imagen 3D sigue perfectamente clara. Puede ver:

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

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

Cambio de paradigma que transforma la visión artificial

La tecnología Parallel Structured Light finalmente termina el dilema sobre si debe preferir velocidad sobre calidad o viceversa para sus proyectos.

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

Los principales beneficios de MotionCam-3D incluyen:

• Puede desplegarse en sistemas dinámicos sin necesidad de sincronización
• Puede desplegarse en aplicaciones donde el movimiento no es lineal sino aleatorio
• Puede acelerar aplicaciones 3D convencionales como el despaletizado
• Puede usarse para escaneo de escenas vibrantes
• Beneficia la robótica mano-ojo ya que el robot no necesita parar para hacer un escaneo
• Proporciona un flujo continuo de datos 3D de alta calidad comparado con tecnologías que solo pueden hacer un escaneo a la vez
• Gracias a su alta velocidad de escaneo, puede reemplazar aplicaciones 2D complejas sin necesidad de iluminación y calibración in-situ
• Y mucho más ya que esto es solo una pequeña parte de las posibilidades que MotionCam-3D ofrece.

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