深慧視:UHD1000 結構光 3D 相機 發布,實現前所未有的測量精度

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500萬像素傳感器,配合深慧視自主開發的高精度算法,在工作距離80mm時Z軸測量精度3um,Z軸重復精度0.2um,XY軸分辨率17um。

UHD1000拍攝的SIM卡槽彈片高精度點云圖,圖片上的噪點很少,另外UHD1000在成像算法上針對反光等高反差場景進行了優化,所以成像效果非常好。

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圖1 UHD1000超高精度3D相機

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圖2 UHD1000拍攝的SIM卡槽彈片高精度點云圖

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

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

例如PCB板高度差檢測,電容的高度為16mm,用UHD1000可以對電容頂部和電路板清晰成像,精準測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的高精度多相機標定算法-傳統立體標定算法只支持雙設備標定,當擴展多設備協同工作時,往往采用串聯式標定方法。例如三設備立體視覺系統,先標定設備A與設備B,然后再標定設備B與設備C,顯然由于三設備參數無法同時存在于一個優化方程組內,無法得到最優解。我們算法團隊專注于多設備標定算法研究(隨后會有更多相機單投影系統設備上市),針對該雙相機單投影型號,采用并聯式標定方法。通過重新設計特殊的懲罰函數,將多設備的參數同時優化,從而最大程度的保證最優解,獲得高精度點云。

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圖4

另外UHD1000采用了我們自行設計的移軸鏡頭,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。左右相機需要傾斜較大角度以保證具有共同視場,此時會導致物平面與相機焦平面角度增大,從而導致相機圖像中間對焦,兩邊失焦的現象。我們采用自設計的移軸鏡頭移動焦平面,保證其與物平面平行,解決失焦問題。同時優化相應的標定算法,保證獲取高精度的三維點云數據。

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圖5 大景深成像3D點云圖

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圖6 大景深成像3D偽彩圖

UHD1000是深慧視第一臺雙單目結構光3D相機,什么是雙單目呢?立體視覺中兩個設備就可以獲取深度圖像,其中設備可以是兩個相機(雙目系統),也可以是相機加光源(單目系統)。目前采用雙目系統的方式較多,其系統簡單便于設計安裝。我們采用雙單目系統,即左相機加投影(左單目)和右相機加投影(右單目)。該方式相對于雙目系統具有如下優點:

1.點云精度高且可靠:因為左右單目系統可以對同一區域同時獲取三維點云,通過數據通融算法可以獲取高精度的可靠數據。

2.解決遮擋問題:由于小孔成像原理限制,對于高度元件成像時,雙目系統相較于雙單目系統會有更多的成像盲區。通過數據融合算法,可以把左右單目中分別被遮擋的點云數據恢復出來,從而解決遮擋問題。

如圖8 左單目系統成像,芯片右側被遮擋無法成像

如圖9 右單目系統成像,芯片左側被遮擋無法成像

如圖10 雙單目系統成像,通過數據融合算法解決遮擋問題頂端到電路板的高度差。

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圖11 459nm藍光投影光機

工業級的穩定性能

UHD1000采用鋁合金全封閉式外殼設計,工業級的藍光投影光機,可支持7X24小時穩定運行,實現高效、可靠的高精度檢測解決方案。

深慧視UHD1000超高精度3D相機,所有關鍵技術均為自主研發。在實現前所未有的測量精度的同時,擁有極高的可靠性和穩定性,可滿足3C行業客戶的檢測精度需求。

公司簡介

深慧視(深圳)科技有限公司由來自香港中文大學的研發團隊組建。公司致力于研發并商業化高速高清三維成像系統(三維掃描系統)、工業相機、高速相機,并研發相應的軟件系統。

其中,公司所研發的高速高清三維掃描系統已實現了產品化,該產品可實現最高每秒70次三維掃描,最高能達到10微米的精度,能采集運動物體的3D數據,已達到國際頂級水平。深慧視的產品主要用于工業生產自動化、倉儲物流自動化、以及機器人等領域。

公司董事長劉云輝教授,1992年獲日本東京大學博士學位,現任香港中文大學教授,美國IEEE院士、香港HKIE院士,是機器人、醫療機器人、機器視覺與高速高清成像系統領域全球頂級專家。

總經理呂聰奕博士是香港中文大學博士后研究員、深圳市高層次人才后備級人才。2017年博士畢業于北京理工大學,主要研究并行化實時圖像處理算法以及超高速、高清成像技術,發表多篇國際期刊及會議論文,擔任IEEESPL期刊RCAR、ICIA等國際會議審稿人。

深慧視已經獲得香港科技創新署、香港中文大學、深圳市以及龍崗區等政府的大力資助,目前聯想創投已經對深慧視完成兩輪估值數億元的融資。

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