TI DLP技术的工业应用与创新-中篇

OK 这个slide 这一页蛮好啊 那具体的3D机器视觉有哪些实现的方式呢 首先第一个左边这边啊 就是一个传统的多幕的 3D机器视觉的实现方式 中间是一个被检测的物体 我通过多个摄像头的同时采集 然后通过软件的方式编码 把它立体的信息打出来 OK 这是最传统的方式 那第二种方式 我们叫那个 激光线阵扫描方式 底下有一个激光头 同时有一个sensor 我会通过激光的方式每次打一条线 然后这条线会显示在我的被测物体上面 如果我的被测物体是这么大 那我的激光是这样扫描过去的 大家看电影 什么007啊 mission impossible这里面 都是你走到一个门前面 然后一个激光扫过来 你的脸部的信息 瞳孔的信息识别出来 这个就是典型的一个激光扫描的方式 它也是类似辅助光打在你的物体上面 去识别你的物体的高低信息 但它是一条线 大家可以想象它跟DLP的区别在哪里 其次还有一个就是time of flight 现在炒的比较火的TOF 包括TI也是 做出了方案 它是用我们整个的一个 红外光啊 声波啊 或者是特殊波长的一个飞行时间 它反弹回来的飞行时间 来判断我们之间的距离的 它也有自己的优势 跟DLP的结构光比较起来 也有自己的优势 也有自己的缺点 我就不详细讲了 那最后一个就是我们用结构光的方式去做 做3D机器视觉 那这两个我为什么放在一起呢 大家有没有想过 上面是一个线位扫描 下面是结构光 OK 我听到有效率两个字啊 没错是这样的 如果是线路的方式 我检测这么大的一个物体 假设我的激光的宽度刚好覆盖我物体的表面 我检测到所有的表面信息 我必须完全扫描过去 但是对结构光来说 我是真的 一下子直接打在物体上面 所以我是以帧的方式去扫描的 而不是以线的方式 这样我的速度就会快很多 尤其在产线上 大家也知道 产线检测的时候 时间就是金钱 这都是我们省成本的地方 所以DLP的3D机器视觉技术是基于结构光 的一个机器视觉的识别方式 这里给了典型的一个图啊 跟大家举个例子 我这边要扫描一个轮胎 轮胎上有一些花纹 那我的结构光怎么去实现它呢 首先 我们通过一个TI的叫做 Light System的一个模块 它就类似于一个投影机一样 当然它跟我们传统的商业投影是不一样的 它的速度和精度完全是另外一个范围的 我们去投射预制好的一些图案 这个地方可能大家看的不是很清楚啊 那一般我们的典型图案就是 比如横条纹 竖条纹 网格 各种各样的参考图案 打在我的被测物体的表面 那在我的被测物体表面一定会产生形变 因为物体本身是有Z轴信息的 是有高低的 那我这边有一个相机 工业相机 当然是速度比较快的工业相机 我会实时监测 每一帧的画面 在我这个里面 我本身知道我打出来的图案的形状 我会拿我原始的图案跟我发生形变的图案 进行对比 最终通过软件的方式 去识别出轮胎的花纹 这就是简单的一个3D机器视觉结构光的使用原理 想象一下前面这张图 如果是激光的方式 我要去检测这么大一个面 必须从这里开始 吱吱吱 这样扫描 每一线的线宽假设是一毫米 如果我这个地方是10厘米 那我要扫描一百次 才能把它扫描完 但对于DLP来说 我一帧就够了 典型情况下 这个地方做了一个总结 就是我们的DLP芯片在3D机器视觉里面有什么优势 为什么用DLP 其实刚才也说了 也说得比较多了 其实前面都已经带进去了 首先我们是一个MEMS芯片 我们本身是一个很稳定的MEMS芯片 我做一个物体的检测 对物体是没有任何破损的 没有损害的 因为有一些 包括传统的这种 高度信息的检测啊 从3D的机器视觉 可能 拿一个很细的探针 类似于 我们以前的游标卡尺一样 一点一点去点 这是最传统的获取Z轴信息的方式 那这个对于一些纸箱啊 药品啊 脆弱的东西很容易受到伤害 我们用机器视觉的方式 其实这部分是没有任何影响的 对于被检测的物体 第二就是说 我们的数字微镜啊 DLP的数字微镜 我的翻转速度 就是我上面的小镜子的翻转速度最快可以达到32K 一秒钟翻转32K次 所以对于被测物体上面的图案 我一刷很快 只要我检测的传感器 相机 只要我的PC的 运算能力足够强 我可以在很短的时间内把我的物体图案检测出来 计算出来 这也 是我们DLP光调试器提供的 一个强大的前端输出 大家在后端运算的时候 就会有一个比较好的信息量的提供 那其次 我们也会提供一些 外部的一个trigger 因为在这样的一个典型应用里面 我每个结构光生成器 我们在打一个画面的时候 其实我是要同时我的传感器的 控制我的摄像头这边的 我要知道 当前打的是哪个图案 因为图案本身是会变的 所以它们之间有一个同步化的机制 我们也会对外 根据我们开发方的不同 会提供一个一路到两路的(听不清)同步化 所以同时的话 我们也是因为 因为刚才那个同事又说啊 最好能把这个东西做的像(听不清)这么小的 机口设备 所以我们在机器视觉的应用里面 我们投影的光模块也可能做的很小 最小的尺寸可能就一个拳头这么大 大的话 也可以很大 取决于你整个 你的需求 你投射的大小 分辨率 所以我们在整个 系统设计的时候 在机械的设计上 我们是有一个比较大的灵活性 同时的话 在TI 因为刚才 有很多同事在讲啊 我们TI有一个特点 就是我们很多的一些 我们的工程师 我们的 (听不清)同事花了很多的时间在 做一些参考设计 开发板 那同时对DLP来说 也是一样 我们对于这种 典型的3D机器视觉 比如3D扫描 我们也是提供了一些相应的参考设计 比如我们有对应的SDK 我们有对应的硬件开发板 我们有对应的整合环境 包括我后面会介绍一下 我们的一个参考设计 如果大家 按照参考设计把这些器械拿到 我就可以很快搭出来一个 基于TI DLP技术的一个 扫描仪 这个很快就可以做出来 所有这些信息的话 我们都是在网上可以拿到的 只要你有一个ti.com的账号 你就可以下载所有的资料 所有的信息 到这里 很多人就会问了 如果我现在想做一个DLP的3D机器视觉 3D的机器视觉的应用 我该怎么样 入手呢 那我们的建议 第一 我会需要一个结构光的生成器 对吧 我要做3D结构光的机器视觉 我必须有一个图案的投射模块 那这部分的话 TI会提供 其次 我需要一个采集的模块 一个相机 一个镜头 这部分东西的话 需要大家 无论是我们以前有现成的东西 还是按照TI的参考方案去 采购对应的采集模块 都是可以的 其次 就是我们的一个算法 和一些软件的部分 因为我们的结构光生成器 和我们的相机 一个是收 一个是发 但是最终的运算还是需要软件的参与 那这部分是需要相应的软件 左边这个设备叫DLP Lightcrafter 4500 EVM 它就是我们TI提供的 基于我们DLP 4500这颗芯片 一个开发板 这个就是我们结构光的生成器 这个都是可以直接在网上买到的 包括可以通过我们的代理商 或者通过我们的第三方拿到一些资源 解决了发的问题 大家唯一要做到就是 收的东西啊 因为我们TI本身 不做摄像机啊 所以可能需要大家去市场上去买一个 这种工业的相机 那这个相机 我们也有根据我们的参考设计搭配的 搭配过的一些型号 比如说point grey的这样的 USB的一个相机 大家如果想省事 去市场上找这样的一个型号 直接跟我们搭 不需要改任何东西 就可以套起来 那其次 TI也提供了对应的软件做 一个分析和抓取 我们叫做structured light SDK 这个都是可以在网上下载的 所以如果对于您要做一个 DLP 3D结构光的一个方案 唯一要做的可能就是 要找一个摄像头 其他部分在TI官网上都可以拿到 那这个网址就是我们TI针对于 机器视觉 可以直接生成点云图的 机器视觉的一个参考设计 叫TIDA-00254 这些资料大家下来可以拿到相应的文档 可以直接到这个网站上点击看一下 基本上我们会在里面很全面的介绍 我们这个方案是怎么样的一个东西 你需要什么样的东西 还有什么样的功能和描述 包括价格 包括 这个网页不能底下滚 包括我们投影需要的器件 每个器件是什么样的特性 包括里面的软件 哪里可以下载 都可以在这个页面里找到 只要大家按照这个页面上的说明一步一步往下走 你就能搭成属于自己的结构光的 DLP结构光的3D扫描仪 这两个是比较有意思的应用啊 是基于我们的TI DLP技术做的 一个机器视觉的应用 那先说右边这个吧 右边这个大家应该可以看清啊 这是一个牙齿 然后手里拿了一个什么东西 搭在上面 这是一个什么东西啊 大家觉得呢 OK 这是一个扫描仪 上面也说了啊 是一个口内的牙齿的扫描仪 因为就是现在 我相信大家 应该大多数都补过牙齿啊 或者怎么样 吃的不是特别好 然后现在到医院 你要补牙齿的话 可能先要去咬模 咬他的那个东西 很恶心的一个东西 咬完了以后 给到医生 然后医生帮你建模 拿出去 然后去工厂做你的假牙 拿过来 给你 但如果我们有了结构光的生成器 它可以很精密的把我的牙齿的每个结构 扫描出来 最终生成电子点云图 那我们把这个文档直接以数字的方式发给工厂 工厂就可以制造了 那这个地方用 我们DLP什么优势啊 牙齿啊 每个人牙齿都是不一样的 包括表面 你有蛀牙 没有蛀牙 或者长智齿啊 没有长智齿 长歪了 都有可能 所以生物的东西啊 对精度要求特别高 那我们DLP的芯片 因为我们每个微镜的大小 最小我可以到微米级别的 5.4微米到十点几微米 所以我可以对结构光这部分调制出 很精细的一个结构光图案 也就是说 最终我们做出来的 3D机器视觉的方案 我的扫描精度 我可以在几十个微米 到几百个微米这样的一个范围 我的精度可以做到很高 所以我可以通过这种扫描的方式 不需要 咬 就可以拿到一个精度很高的 一个牙齿模型 去做后面的生产 那这边也有一个比较有意思的应用啊 这个大家可能就看不出来是什么东西啦 我第一次看到这张图也是想了半天 不知道它在干什么 好像是一个开发板一样的东西 但它其实是我们客户做出来的一个产品 它是石油管道的一个检测器 这个东西 其实是在比如 俄罗斯 美国 用途特别大 因为他们有 尤其是俄罗斯啊 他们有原油 他们要运原油从西伯利亚啊 到中国啊 运到欧洲去 但他们的管道大部分是暴露在外面的 那西伯利亚特别大 管道经常会有老化生锈的问题 那这个东西没办法通过人去检测 大家从西伯利亚东边走到西边 基本上(听不清) 这个地方就有一些自动化检测的仪器 我们做了一个类似套筒一样的设备套在这个管道上 通过DLP的模块 去打结构光到我的这个表面 通过我们去分析 微米级别的差异 如果我的管道 因为一般是用钢或铁做的 如果有一些氧化的过程 它的高低会有变化的 氧化了以后 大家知道会翘起来 生锈 说的生锈 其实就是氧化 会翘起来 或者有一些形变 我们就会通过检测表面的这种微米级别的形变 去判断这个钢管在这个地方有没有问题呢 实现了一个自动化的解决方案 所以大家通过这两个方案啊 也可以看到我们DLP的结构光 在一些机器自动化里面也是 提供一个很高精度的一个应用 如果大家有一些精度比较高的 扫描的一些需求 或者说机器视觉的需求 可以考虑DLP的结构光 OK