浅谈从1D视觉系统到3D机器视觉系统

1D视觉系统

1D视觉每次分析一条扫描线的数字信号,而不是马上查看整个图像,如评估最新采集的10条扫描线组与先前采集的扫描线组之间的差异。如下图所示,这种技术通常用于在连续制造流程中检测所生产的材料(如纸张、金属、塑料和其他非纺织片材或卷材)是否存在缺陷,并对缺陷进行分类。

▲ 在流程持续运行的过程中,1D视觉系统每次扫描一条线,在上面的示例中,一维视觉系统检测到该片材的一个缺陷

2D视觉系统

大多数常见的检测相机执行的都是面阵扫描,如下图所示,需要采集不同分辨率的2D快照。另一种类型的2D机器视觉执行的也是线扫描,如下面的图12所示,通过线扫描创建一个二维图像。

▲ 2D视觉系统可以生成不同分辨率的图像

▲ 线扫描技术是指通过每次扫描一条线来创建2D图像

面阵扫描与线扫描

在某些应用中,相比面阵扫描系统,线扫描系统具有特定的优势。举例来说,检测圆形或柱形元件时,可能需要使用多台面阵扫描相机,才能覆盖到元件的整个表面。但如果我们将元件置于一台线扫描相机前面,然后旋转元件,通过这种方式将图像展开,我们可以采集到整个表面的图像。而且,线扫描相机也更容易安装到狭小的应用空间,举例来说,在相机必须通过输送带上的滚轴来查看元件底部的情况下。另外,相比传统相机,线扫描系统通常也能够提供高得多的分辨率。由于线扫描系统需要元件进行运动来创建图像,它们通常非常适合用于检测处于连续运动状态的产品。

▲ 线扫描相机能够:(a.)展开柱形物品以进行检测,(b.)将视觉系统安装到空间狭小的应用环境中,(c.)满足高分辨率检测要求,以及(d.)检测处于连续运动状态的物品

3D视觉系统

3D机器视觉系统通常由多台相机或者一台或多台激光位移传感器组成。在机器人引导应用中,由多台相机组成的3D视觉系统能够向机器人提供元件方位信息。这类系统需要将多台相机安装在不同的位置,在3D空间内,在物品位置上对物品形成“三角”包围状态。

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