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3D激光相机、结构光相机:您应该选择哪个?

在3D机器人视觉工作流程中,3D相机通常是促进对象建模的必不可少的步骤。它们可以收集形状数据,有时还可以根据3D扫描仪收集外观(例如颜色)数据。因此,3D扫描可增强设计过程,加快并减少数据收集中的错误,还可以节省时间和金钱。

3D扫描可以基于不同的技术,每种技术都有自己的优势和局限性。在本文中,我们探讨了用于3D机器人视觉相机的两种主要技术,即激光三角测量和结构光相机。那么,激光相机与结构光相机相比如何?最重要的是,您应该为项目选择哪一个?
 

激光相机:技术,优点和局限性

激光相机基于三角测量,可精确捕获3D形状(数百万个点)。更精确地说,它们的工作原理是将激光点或激光线投射到物体上,然后用传感器捕获其反射。由于传感器的位置与激光源的距离已知,因此可以通过计算激光的反射角来进行精确的点测量。有了扫描仪到物体的距离的知识,扫描硬件就可以绘制物体的表面,从而记录3D扫描。
 

这种方法称为三角剖分,因为激光点(或线),传感器和激光发射器形成一个三角形,如下图所示。市场上有许多不同类型的激光扫描仪,您可以在手持设备,台式设备或专业 /工业设备之间进行选择。关键是它们可以在短距离内工作。 激光还有一个强大的优点是可以在狭窄的波长范围内引导强光,因此它们几乎可以在任何环境下保持良好稳定的工作。
 

激光三角测量技术的优势在于其分辨率和准确性。当谈到准确性时,它大约是几十微米。
 

但是,您应注意,要扫描的表面的属性会影响扫描过程。因此,对于该技术而言,非常光泽或透明的表面可能存在问题。
 

WeRobotics 3D激光线阵相机

WeRobotics 3D结构光相机
 

结构光相机:技术,优势和局限性

如今,许多用于3D相机的手持式3D扫描仪都使用结构光技术。该技术也使用三角三角测量法,但是通过将光的图案投射到要扫描的对象而不是激光线(或点)上来工作。使用LCD投影仪或其他稳定光源将图案投影到物体上。一个或多个传感器(或相机)与投影仪略有偏移,它们会观察光的图案形状并计算视野中每个点的距离。扫描过程中使用的结构光可以是白色或蓝色,并且光的图案通常由一系列条纹组成,但也可以由点矩阵或其他形状组成。

 

这种类型的设备就像激光扫描仪在短距离上工作一样,可以手持或安装在三脚架上。
 


 

结构光技术的好处是扫描速度快。可以在大约2秒钟内完成扫描,并且扫描面积也很大。就像激光扫描仪一样,结构化光扫描仪也非常精确并且具有高分辨率。
 

结构光相机的缺点之一是它们对给定环境中的光照条件敏感。而对于激光相机而言,则可以很好的胜任工作。激光可以在狭窄的波长范围内引导强光,因此它们几乎可以在任何环境下最佳工作。 在近距离的扫描中,微链WeRobotics激光相机还可以胜任类似玻璃这种高透光和反光的物体。整体而言,激光相机的应用场景和鲁棒性会更好。
 

其他技术

在上述两种技术的情况下,它们用于短距离3D扫描。当您需要远距离扫描物体时,您会发现自己受到限制。我们将提到另外两种设计用于中长距离3D扫描的技术。
 

  使用结构光技术进行3D扫描
 

TOF 3D相机则使用激光脉冲技术。就像激光扫描仪一样,它们使用激光来精确地扫描3D对象,但是,该技术的工作方式完全不同。它通过完全了解激光的速度来工作,然后系统测量激光到达物体并反射回其传感器所需的时间长度。
 

TOF 3D相机的另一种类型使用相移系统。该技术与激光脉冲技术的工作原理相同,但也可以调制激光束的功率。扫描仪比较发出并返回到传感器的激光的相位。
 

TOF 3D相机绝对不如3D激光相机或结构化光相机精确,意味更多的识别误差,但是,如果您要扫描大型物体(例如建筑物),则很可能会使用这种技术。
 

  使用微链WeRobotics激光三角测量技术的3D扫描

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