Bienvenue dans le futur de la vision 3D

Pendant de nombreuses années, le principal défi de la vision 3D était de développer un « œil » robotique capable de capturer le monde réel tel qu'il est - en mouvement.

Les technologies de détection 3D conventionnelles ont du mal à relever ce défi, aucune d'entre elles n'étant capable de numériser des objets qui se déplacent rapidement et, en même temps, de fournir des données d'image 3D qui satisferaient les exigences des clients en matière de haute résolution et de précision.

Cela a changé avec la nouvelle technologie Parallel Structured Light, qui met fin au dilemme entre qualité et vitesse. Nous sommes enfin arrivés dans le futur de la vision 3D.

Parallel Structured Light expliqué par Marcel Svec, Product Director de la Business Unit Capteurs .

Dans notre précédent article de blog sur "La révolution de la vision artificielle", nous avons discuté du concept de numérisation 3D en mouvement. Nous avons répondu à la question de savoir pourquoi cela pose un défi pour les technologies standard et comment la lumière structurée parallèle surmonte ce défi. Nous avons approfondi le fonctionnement de la technologie et sa position par rapport à d'autres approches.

Dans cet article de blog, nous adopterons une position plus pratique.

Comme vous le savez, la technologie Parallel Structured Light est implémentée dans la caméra 3D MotionCam-3D. Aujourd'hui, nous examinerons la technologie du point de vue de l'appareil :nous passerons en revue les principales pièces et caractéristiques du corps de MotionCam-3D, les différents modèles pour différentes applications, ses capacités de numérisation et où vous pouvez les utiliser, et les fonctionnalités uniques que vous n'obtiendrez pas avec d'autres technologies.

Pour cela, nous comparerons les sorties d'images 3D des technologies de détection 3D les plus populaires et les comparerons à la lumière structurée parallèle pour obtenir une compréhension objective de leurs performances.

Qu'est-ce que MotionCam-3D ?

Commençons par une explication très basique de ce qu'est MotionCam-3D :

MotionCam-3D est une caméra 3D industrielle à balayage de zone - c'est-à-dire un "œil" robotique – qui peut être utilisé pour une variété d'applications pour automatiser les processus industriels, logistiques et autres. En permettant aux robots de voir , la caméra leur permet de manipuler des objets dans l'espace 3D ou d'évaluer leur qualité lors de la fabrication.

Faits de base sur MotionCam-3D

MotionCam-3D se compose de trois parties principales :

1. Un projecteur qui émet de la lumière sur la scène
2. Une caméra qui capture la scène
3. Une unité de traitement qui calcule les données 3D et les envoie via Ethernet à un PC

L'appareil peut également être alimenté via Ethernet ou, alternativement, via un connecteur d'alimentation 24V.

Tous ces composants sont assemblés dans un corps en carbone élégant, robuste et durable, qui pèse moins de 1,5 kilogramme. Ceci est particulièrement avantageux pour les applications œil-main.

MotionCam-3D est disponible en trois tailles différentes avec différentes plages de balayage :

1. Modèle S =le plus petit modèle avec une portée de balayage allant jusqu'à 60 cm. Il existe également une version étendue S+ avec une portée de balayage allant jusqu'à 150 cm.
2. Modèle M =le modèle moyen avec une portée de balayage allant jusqu'à 100 cm. La version étendue M+ offre une portée de balayage allant jusqu'à 150 cm et une précision accrue.
3. Modèle L =le plus grand modèle avec une portée de balayage allant jusqu'à 300 cm.

Les modèles + avec des plages de balayage étendues sont particulièrement adaptés aux applications œil-main.

Les cinq modèles offrent la même résolution jusqu'à 2 millions de points 3D, la densité du nuage de points dépendant de la distance de balayage. Par exemple, pour une distance de balayage de 1 mètre, la densité est égale à 4 points par 1 millimètre carré.

Où pouvez-vous utiliser MotionCam-3D ?

Les performances de numérisation robustes de MotionCam-3D vous permettent de numériser une grande variété d'objets constitués de différents types de matériaux, y compris, mais sans s'y limiter, les éléments suivants :

• Caoutchouc noir
• Aluminium
• Pièces métalliques petites, fines et brillantes
• Objets en plastique
• Carton
• Objets semi-transparents ou rétroéclairés

La capacité de numériser différents types de matériaux, ainsi que sa haute résolution, sa précision et sa grande robustesse dans des environnements industriels exigeants et des conditions difficiles, font de MotionCam-3D un appareil de vision 3D parfait qui peut servir l'automatisation dans un large éventail d'applications telles que :

• Prélèvement des poubelles
• Palettisation et dépalettisation
• Emballage
• Tri
• Dimensionnement de la boîte
• Contrôle qualité
• Et bien d'autres

Maintenant, qu'est-ce qui rend MotionCam-3D si unique par rapport aux autres technologies de détection 3D ?

Lumière Structurée Parallèle vs lumière structurée

Si votre objectif est d'obtenir des données 3D de haute qualité, les capteurs de lumière structurés peuvent être un bon choix pour vous. Ils peuvent fournir des données robustes avec une grande précision et ils peuvent scanner toutes sortes de matériaux et de surfaces dans diverses conditions.

Cependant, ils ont une sérieuse limitation, c'est qu'ils ne peuvent être utilisés que si la scène est parfaitement statique. Cela a la raison suivante :

Un système d'éclairage structuré projette une séquence de motifs lumineux sur la scène. Si l'objet bouge, le motif projeté est brisé. Cela se traduit par un motif illisible avec un bruit élevé, des artefacts volants ou des nuages ​​de points incomplets.

Si vous avez besoin de scanner des scènes en mouvement, il existe d'autres technologies plus adaptées. Regardons-les maintenant.

Lumière Structurée Parallèle vs stéréo active / ToF

Les technologies de détection 3D les plus populaires pour la numérisation d'objets en mouvement sont le temps de vol (ToF) ou les systèmes stéréo actifs.

Leur principal avantage est la vitesse de numérisation élevée. Malheureusement, cela se fait au détriment de la qualité. La résolution de ces systèmes est généralement VGA (Video Graphics Array =un standard de résolution pour afficher des graphiques sur des moniteurs) et leur précision ne peut atteindre que quelques millimètres. Un autre point faible est qu'ils ne peuvent pas afficher de beaux détails sur les bords des objets numérisés et l'image 3D a un bruit assez élevé.

Lorsque nous résumons les arguments ci-dessus, nous obtenons ce qui suit :

D'une part, il existe des systèmes stéréo actifs ou Time-of-Flight, qui peuvent fournir une vitesse élevée mais une qualité médiocre.

D'autre part, il existe des systèmes de lumière structurée, qui peuvent fournir une haute qualité, mais ils ne peuvent pas être utilisés pour scanner des objets en mouvement ou vibrants.

Mais nous voulons atteindre à la fois une vitesse élevée et une qualité élevée pour pouvoir numériser des objets se déplaçant rapidement avec une résolution et une précision élevées. C'est une nécessité dans d'innombrables applications, alors comment pouvons-nous obtenir des résultats satisfaisants ?

Heureusement, la technologie Parallel Structured Light réunit le meilleur des deux mondes :la vitesse des systèmes stéréo actifs et Time-of-Flight et la qualité des capteurs de lumière structurés.

Jetez un œil à la scène ci-dessous, qui a été capturée par MotionCam-3D.

La scène bouge mais l'image 3D est toujours parfaitement nette. Vous pouvez voir :

• Un nuage de points haute résolution avec 900 000 points 3D
• Précision submillimétrique
• Faible bruit
• Contours détaillés des objets numérisés
• Haute robustesse
• Exhaustivité du scan sur divers matériaux

MotionCam-3D dispose également d'un mode statique, qui double la précision et la résolution à 2 Mpx. Cela en fait un appareil vraiment polyvalent pour toutes sortes d'applications.

Changement de paradigme qui transforme la vision artificielle

La technologie Parallel Structured Light met enfin fin au dilemme de savoir si vous devez privilégier la vitesse à la qualité ou l'inverse pour vos projets.

Il représente un véritable changement de paradigme dans l'industrie de la vision industrielle car il peut rendre les applications existantes plus rapides et plus fiables. En même temps, cela ouvre la porte à de nombreuses nouvelles applications qui n'étaient pas possibles auparavant.

Les principaux avantages de MotionCam-3D incluent :

• Il peut être déployé dans des systèmes dynamiques sans nécessiter de synchronisation
• Il peut être déployé dans des applications où le mouvement n'est pas linéaire mais aléatoire
• Il peut accélérer les applications 3D conventionnelles telles que le prélèvement de bacs
• Il peut être utilisé pour la numérisation de scènes vibrantes
• Cela profite à la robotique œil-main, car le robot n'a pas besoin de s'arrêter pour prendre un scanner
• Il fournit un flux continu de données 3D de haute qualité par rapport aux technologies qui ne peuvent effectuer qu'une seule numérisation à la fois
• Grâce à sa vitesse de numérisation élevée, il peut remplacer les applications 2D complexes sans nécessiter d'éclairage ni d'étalonnage sur site
• Et bien plus encore, car il ne s'agit que d'une petite partie des possibilités offertes par MotionCam-3D.

Découvrons-les ensemble. Il est temps de voir le monde en mouvement.