深慧視:UHD1000 結(jié)構(gòu)光 3D 相機(jī) 發(fā)布,實(shí)現(xiàn)前所未有的測(cè)量精度

文:深慧視(深圳)科技有限公司2020年第四期

前所未有的超高精度

UHD1000采用500萬(wàn)像素傳感器,配合深慧視自主開(kāi)發(fā)的高精度算法,在工作距離80mm時(shí)Z軸測(cè)量精度3um,Z軸重復(fù)精度0.2um,XY軸分辨率17um。

UHD1000拍攝的SIM卡槽彈片高精度點(diǎn)云圖,圖片上的噪點(diǎn)很少,另外UHD1000在成像算法上針對(duì)反光等高反差場(chǎng)景進(jìn)行了優(yōu)化,所以成像效果非常好。

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圖1 UHD1000超高精度3D相機(jī)

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圖2 UHD1000拍攝的SIM卡槽彈片高精度點(diǎn)云圖

UHD1000拍攝的PCB板原始Mesh圖,能夠完美展示PCB板細(xì)節(jié),PCB板上的印刷字符高度和PCB板線路紋理清晰可見(jiàn)。

UHD1000的的成像景深高達(dá)20mm,這在一些需要高精度和大景深的場(chǎng)合特別有用。

例如PCB板高度差檢測(cè),電容的高度為16mm,用UHD1000可以對(duì)電容頂部和電路板清晰成像,精準(zhǔn)測(cè)量電容頂端到電路板的高度差。

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圖3 UHD1000拍攝的PCB板原始Mesh圖

UHD1000采用了深慧視自主研發(fā)的高精度多相機(jī)標(biāo)定算法-傳統(tǒng)立體標(biāo)定算法只支持雙設(shè)備標(biāo)定,當(dāng)擴(kuò)展多設(shè)備協(xié)同工作時(shí),往往采用串聯(lián)式標(biāo)定方法。例如三設(shè)備立體視覺(jué)系統(tǒng),先標(biāo)定設(shè)備A與設(shè)備B,然后再標(biāo)定設(shè)備B與設(shè)備C,顯然由于三設(shè)備參數(shù)無(wú)法同時(shí)存在于一個(gè)優(yōu)化方程組內(nèi),無(wú)法得到最優(yōu)解。我們算法團(tuán)隊(duì)專(zhuān)注于多設(shè)備標(biāo)定算法研究(隨后會(huì)有更多相機(jī)單投影系統(tǒng)設(shè)備上市),針對(duì)該雙相機(jī)單投影型號(hào),采用并聯(lián)式標(biāo)定方法。通過(guò)重新設(shè)計(jì)特殊的懲罰函數(shù),將多設(shè)備的參數(shù)同時(shí)優(yōu)化,從而最大程度的保證最優(yōu)解,獲得高精度點(diǎn)云。

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圖4

另外UHD1000采用了我們自行設(shè)計(jì)的移軸鏡頭,隨著成像視野減小,鏡頭焦距增加,工作距離減小以及景深減小。左右相機(jī)需要傾斜較大角度以保證具有共同視場(chǎng),此時(shí)會(huì)導(dǎo)致物平面與相機(jī)焦平面角度增大,從而導(dǎo)致相機(jī)圖像中間對(duì)焦,兩邊失焦的現(xiàn)象。我們采用自設(shè)計(jì)的移軸鏡頭移動(dòng)焦平面,保證其與物平面平行,解決失焦問(wèn)題。同時(shí)優(yōu)化相應(yīng)的標(biāo)定算法,保證獲取高精度的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

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圖5 大景深成像3D點(diǎn)云圖

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圖6 大景深成像3D偽彩圖

UHD1000是深慧視第一臺(tái)雙單目結(jié)構(gòu)光3D相機(jī),什么是雙單目呢?立體視覺(jué)中兩個(gè)設(shè)備就可以獲取深度圖像,其中設(shè)備可以是兩個(gè)相機(jī)(雙目系統(tǒng)),也可以是相機(jī)加光源(單目系統(tǒng))。目前采用雙目系統(tǒng)的方式較多,其系統(tǒng)簡(jiǎn)單便于設(shè)計(jì)安裝。我們采用雙單目系統(tǒng),即左相機(jī)加投影(左單目)和右相機(jī)加投影(右單目)。該方式相對(duì)于雙目系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn):

1.點(diǎn)云精度高且可靠:因?yàn)樽笥覇文肯到y(tǒng)可以對(duì)同一區(qū)域同時(shí)獲取三維點(diǎn)云,通過(guò)數(shù)據(jù)通融算法可以獲取高精度的可靠數(shù)據(jù)。

2.解決遮擋問(wèn)題:由于小孔成像原理限制,對(duì)于高度元件成像時(shí),雙目系統(tǒng)相較于雙單目系統(tǒng)會(huì)有更多的成像盲區(qū)。通過(guò)數(shù)據(jù)融合算法,可以把左右單目中分別被遮擋的點(diǎn)云數(shù)據(jù)恢復(fù)出來(lái),從而解決遮擋問(wèn)題。

如圖8 左單目系統(tǒng)成像,芯片右側(cè)被遮擋無(wú)法成像

如圖9 右單目系統(tǒng)成像,芯片左側(cè)被遮擋無(wú)法成像

如圖10 雙單目系統(tǒng)成像,通過(guò)數(shù)據(jù)融合算法解決遮擋問(wèn)題頂端到電路板的高度差。

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圖11 459nm藍(lán)光投影光機(jī)

工業(yè)級(jí)的穩(wěn)定性能

UHD1000采用鋁合金全封閉式外殼設(shè)計(jì),工業(yè)級(jí)的藍(lán)光投影光機(jī),可支持7X24小時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)高效、可靠的高精度檢測(cè)解決方案。

深慧視UHD1000超高精度3D相機(jī),所有關(guān)鍵技術(shù)均為自主研發(fā)。在實(shí)現(xiàn)前所未有的測(cè)量精度的同時(shí),擁有極高的可靠性和穩(wěn)定性,可滿足3C行業(yè)客戶的檢測(cè)精度需求。

公司簡(jiǎn)介

深慧視(深圳)科技有限公司由來(lái)自香港中文大學(xué)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)組建。公司致力于研發(fā)并商業(yè)化高速高清三維成像系統(tǒng)(三維掃描系統(tǒng))、工業(yè)相機(jī)、高速相機(jī),并研發(fā)相應(yīng)的軟件系統(tǒng)。

其中,公司所研發(fā)的高速高清三維掃描系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化,該產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)最高每秒70次三維掃描,最高能達(dá)到10微米的精度,能采集運(yùn)動(dòng)物體的3D數(shù)據(jù),已達(dá)到國(guó)際頂級(jí)水平。深慧視的產(chǎn)品主要用于工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、倉(cāng)儲(chǔ)物流自動(dòng)化、以及機(jī)器人等領(lǐng)域。

公司董事長(zhǎng)劉云輝教授,1992年獲日本東京大學(xué)博士學(xué)位,現(xiàn)任香港中文大學(xué)教授,美國(guó)IEEE院士、香港HKIE院士,是機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、機(jī)器視覺(jué)與高速高清成像系統(tǒng)領(lǐng)域全球頂級(jí)專(zhuān)家。

總經(jīng)理呂聰奕博士是香港中文大學(xué)博士后研究員、深圳市高層次人才后備級(jí)人才。2017年博士畢業(yè)于北京理工大學(xué),主要研究并行化實(shí)時(shí)圖像處理算法以及超高速、高清成像技術(shù),發(fā)表多篇國(guó)際期刊及會(huì)議論文,擔(dān)任IEEESPL期刊RCAR、ICIA等國(guó)際會(huì)議審稿人。

深慧視已經(jīng)獲得香港科技創(chuàng)新署、香港中文大學(xué)、深圳市以及龍崗區(qū)等政府的大力資助,目前聯(lián)想創(chuàng)投已經(jīng)對(duì)深慧視完成兩輪估值數(shù)億元的融資。

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