深慧视:UHD1000 结构光 3D 相机 发布,实现前所未有的测量精度
文:深慧视(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500万像素传感器,配合深慧视自主开发的高精度算法,在工作距离80mm时Z轴测量精度3um,Z轴重复精度0.2um,XY轴分辨率17um。
UHD1000拍摄的SIM卡槽弹片高精度点云图,图片上的噪点很少,另外UHD1000在成像算法上针对反光等高反差场景进行了优化,所以成像效果非常好。
图1 UHD1000超高精度3D相机
图2 UHD1000拍摄的SIM卡槽弹片高精度点云图
UHD1000拍摄的PCB板原始Mesh图,能够完美展示PCB板细节,PCB板上的印刷字符高度和PCB板线路纹理清晰可见。
UHD1000的的成像景深高达20mm,这在一些需要高精度和大景深的场合特别有用。
例如PCB板高度差检测,电容的高度为16mm,用UHD1000可以对电容顶部和电路板清晰成像,精准测量电容顶端到电路板的高度差。
图3 UHD1000拍摄的PCB板原始Mesh图
UHD1000采用了深慧视自主研发的高精度多相机标定算法-传统立体标定算法只支持双设备标定,当扩展多设备协同工作时,往往采用串联式标定方法。例如三设备立体视觉系统,先标定设备A与设备B,然后再标定设备B与设备C,显然由于三设备参数无法同时存在于一个优化方程组内,无法得到最优解。我们算法团队专注于多设备标定算法研究(随后会有更多相机单投影系统设备上市),针对该双相机单投影型号,采用并联式标定方法。通过重新设计特殊的惩罚函数,将多设备的参数同时优化,从而最大程度的保证最优解,获得高精度点云。
图4
另外UHD1000采用了我们自行设计的移轴镜头,随着成像视野减小,镜头焦距增加,工作距离减小以及景深减小。左右相机需要倾斜较大角度以保证具有共同视场,此时会导致物平面与相机焦平面角度增大,从而导致相机图像中间对焦,两边失焦的现象。我们采用自设计的移轴镜头移动焦平面,保证其与物平面平行,解决失焦问题。同时优化相应的标定算法,保证获取高精度的三维点云数据。
图5 大景深成像3D点云图
图6 大景深成像3D伪彩图
UHD1000是深慧视第一台双单目结构光3D相机,什么是双单目呢?立体视觉中两个设备就可以获取深度图像,其中设备可以是两个相机(双目系统),也可以是相机加光源(单目系统)。目前采用双目系统的方式较多,其系统简单便于设计安装。我们采用双单目系统,即左相机加投影(左单目)和右相机加投影(右单目)。该方式相对于双目系统具有如下优点:
1.点云精度高且可靠:因为左右单目系统可以对同一区域同时获取三维点云,通过数据通融算法可以获取高精度的可靠数据。
2.解决遮挡问题:由于小孔成像原理限制,对于高度元件成像时,双目系统相较于双单目系统会有更多的成像盲区。通过数据融合算法,可以把左右单目中分别被遮挡的点云数据恢复出来,从而解决遮挡问题。
如图8 左单目系统成像,芯片右侧被遮挡无法成像
如图9 右单目系统成像,芯片左侧被遮挡无法成像
如图10 双单目系统成像,通过数据融合算法解决遮挡问题顶端到电路板的高度差。
图11 459nm蓝光投影光机
工业级的稳定性能
UHD1000采用铝合金全封闭式外壳设计,工业级的蓝光投影光机,可支持7X24小时稳定运行,实现高效、可靠的高精度检测解决方案。
深慧视UHD1000超高精度3D相机,所有关键技术均为自主研发。在实现前所未有的测量精度的同时,拥有极高的可靠性和稳定性,可满足3C行业客户的检测精度需求。
公司简介
深慧视(深圳)科技有限公司由来自香港中文大学的研发团队组建。公司致力于研发并商业化高速高清三维成像系统(三维扫描系统)、工业相机、高速相机,并研发相应的软件系统。
其中,公司所研发的高速高清三维扫描系统已实现了产品化,该产品可实现最高每秒70次三维扫描,最高能达到10微米的精度,能采集运动物体的3D数据,已达到国际顶级水平。深慧视的产品主要用于工业生产自动化、仓储物流自动化、以及机器人等领域。
公司董事长刘云辉教授,1992年获日本东京大学博士学位,现任香港中文大学教授,美国IEEE院士、香港HKIE院士,是机器人、医疗机器人、机器视觉与高速高清成像系统领域全球顶级专家。
总经理吕聪奕博士是香港中文大学博士后研究员、深圳市高层次人才后备级人才。2017年博士毕业于北京理工大学,主要研究并行化实时图像处理算法以及超高速、高清成像技术,发表多篇国际期刊及会议论文,担任IEEESPL期刊RCAR、ICIA等国际会议审稿人。
深慧视已经获得香港科技创新署、香港中文大学、深圳市以及龙岗区等政府的大力资助,目前联想创投已经对深慧视完成两轮估值数亿元的融资。
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