从消费电子到工业品,看3D ToF视觉企业如何落地工业应用

“在2019年以前,在轻工业厂家的生产车间里,为了让自动化设备可以顺利导入生产,我们会对厂家生产的物品外包装的颜色、尺寸、类别,以及车间条件提出一些建议,譬如外包装不允许出现透明或者黑色包装,产品种类不能过于繁杂,设备车间不能有阳光等。”济南翼菲自动化技术预研部视觉部门产品经理周磊回忆道。

近年来,随着消费者的需求不断变化,小批量、多样式的趋势在轻工业生产过程中越来越明显,以往,轻工业厂家生产一个产品基本上是以年为单位,譬如物品的包装的形态,一年就生产3-5个类别,但现在,产线物品的包装颜色与形态多种多样,变化多端,设备企业要获得生产厂家的青睐,就必须跟上技术发展的节奏,满足厂家不同的生产需求,这就要求设备更加智能化。

毫无疑问,消费趋势给设备厂家出了一个难题。

随着3D视觉的兴起,让设备厂商看到了破解之道。随着国内3D视觉硬件产品的稳定性提升,加之懂得3D视觉技术的公司和团队越来越多,且受疫情招工难的影响,以翼菲自动化为代表的企业开始引入3D视觉与机器人设备进行识别与抓取。

在工业领域常用的3D视觉技术中(线激光轮廓仪线扫3D视觉、散斑投影立体结构光3D视觉、基于DLP投影技术的3D视觉、基于MEMS扫描投影的3D视觉以及基于TOF感知技术的3D视觉),周磊发现,针对传送带上需要对物体进行瞬时取图的场景,TOF感知技术的优势特别明显,不仅边缘数据稳定,传输实时性好,而且对外界光照环境变化的适应性很强,不论在黑暗中还是在光照强烈的车间中,都能正常地工作,不需要进行额外的遮光处理。

但在针对多家产品进行测试对比时,周磊发现,国内大部分3D视觉厂家的思路都是走实验室的模式,特别是针对产品的工业级可靠性测试,很多厂家并没有将其列为必选项。往往是客户遇到问题后才会对产品进行一些测试,或者直接让用户想办法去解决这些问题,造成了产品的体验感较差,无法经受市场和用户的检验。

从消费电子到工业品,看3D ToF视觉企业如何落地工业应用

“我们之前也有试过国内几个TOF相机产品,但是发现相机成像效果差,精度低,点云质量无法使用,而且受物体表面颜色影响较大。经过多方对比后,维感科技的工业级RGB-D ToF相机已成为翼菲自动化蜘蛛手并联机器人Bat1100-S3型号的标配,并陆续出货到了多家自动化使用车间。”周磊表示。

为何是维感科技?

维感科技核心团队自2016年开始积累三维图像、计算机视觉、图像处理及传感器融合技术,专注于ToF感知技术的3D相机的研发,面向集成商提供高性价比的核心零部件产品和服务。

维感科技负责人介绍,此前,ToF感知技术主要应用在消费领域,但随着ToF感知技术的不断成熟,维感科技发现,其在工业领域也大有可为。

六年的行业积累和技术的不断更新,维感科技针对工业领域陆续推出了多个系列的产品:基于脉冲TOF感知技术的高性价比DCAM系列;基于连续波TOF感知技术的高精度DS系列;同步输出彩色高清和深度图像的RGB-D产品线;基于TOF相机技术的隐私化保护客流统计系统和DWS体积测量解决方案。

产品在AGV/AMR避障与目标物体识别,物流领域包裹状态识别、单件分离与体积测量,户外农业机器人视觉定位与引导,户外巡检机器人避障与定位方面都有很多成功案例。

维感科技负责人介绍:“公司每款产品都会进行严苛的温冲,跌落,老化,电磁兼容等可靠性测试,同时确保每款产品都通过FDA人眼安全、CE和FCC等认证,确保产品安全性的同时,也符合海外国家对电子产品的进口要求。凭过硬的产品质量和性能,维感科技赢得了越来越多客户的信任和产品体验,并获得美国、德国、日本、韩国等全球多个国家合作伙伴和客户的订单。”

驶向制造业的两条大船:工业 、物流

维感科技负责人介绍,TOF相机具有帧率高、抗光性强、边缘数据稳定、结构紧凑、计算负荷低等优势,未来的发展潜力和应用场景会越来越广泛。同时,相比于其他3D视觉技术,TOF相机的高性价比也是其获得更多场景青睐的原因之一,TOF相机可以以千元级价格为用户提供毫米级精度的深度数据环境。

在寻找落地场景时,维感科技选择了工业和物流两大应用场景的细分领域。

在工业领域,维感科技瞄准了传送带上的物体跟踪和抓取。例如在2m/s速度运动的传送带上,TOF相机可以准确高效地捕捉到被传送物体的三维信息,从而辅助机器手臂完成工业自动化的工作。同时,TOF相机还可以对自动化流水线的产品进行检测,对于少货、漏货的情况进行识别,减少包装出错率。

在物流领域,TOF相机可以对包裹进行三维数据的捕捉与快速定位,从而通过视觉引导完成拆码垛、包裹单件分离与分拣等任务,同时,也可以进行包裹和物体的体积测量。

在物流堆垛和拆垛环节中,目标物及需求、场景更加多元化,3D视觉方案不仅需要更强的兼容性和灵活性,还需要有较强的光照环境鲁棒性,并能实时追踪与定位传送带上移动中的目标物体。

随着3D视觉玩家技术的不断成熟,3D视觉方案被广泛的应用在拆/码垛过程中,引导机器人完成纸箱、软包、麻袋、周转箱、托盘等多种物料、多种垛型的拆解,使得搬运效率和智能化程度得到大幅提升。

以维感科技推出的RGB-D ToF深度相机为例,该相机可快速捕捉包裹/货物/垛型的位置与姿态,在实时输出深度数据的同时,辅以同步彩色高清图像,更准确分辨出包裹边界;同时,大视场角、紧凑的结构设计以及快速的数据传输,让机器的眼睛可以轻松安装在机械臂的末端,辅助机械臂将货物、箱体整齐地码(或拆)在托盘或生产线上,有效满足客户的分拣要求,且不受外界环境光照干扰。

维感科技负责人指出:“对于物流领域的客户来说,除了能解决物流领域的痛点外,高性价比的视觉方案也是其考虑是否批量化复制的因素。”

基于这个认知,在物流领域维感科技接二连三的推出超高性价比的产品,例如2022年第一季度推出的RGB-D DCAM560C,已应用到多家物流行业龙头集成商进行集成评估和验证。在上个月,维感科技又推出了基于SONY iToF芯片的DS系列,该系列精度更高,数据稳定性更加卓越。

3D视觉赛道狭路相逢,勇者胜

3D视觉市场前景广阔,一方面,3D视觉可落地的场景还有很多,另一方面,3D视觉的技术也逐渐被终端用户所熟知。高工机器人产业研究所(GGII)数据预测,至 2025 年我国3D视觉的市场规模将超过100 亿元。

与此同时,进入中国市场的玩家也越来越多,竞争格局显现。

维感科技负责人表示,国内企业的3D视觉能力越来越强,价格也越来越具备优势,后续给外资视觉企业在中国布局的机会会越来越少,但是外资企业如能集成好国内企业的视觉方案,深入海外客户需求,提供更具竞争力的视觉方案,对于外资企业的发展来说,会很有前景。

面对新玩家和国外对手,老视觉玩家可谓是腹背受敌。在此趋势下,3D视觉玩家寻找落地场景,塑造新的增长曲线,实现批量化复制就显得尤为重要。

在维感科技负责人看来,实现批量化落地的前提是,3D视觉玩家要不断提高自己的综合能力,打造更加出色的产品,完成整个生态圈的建设。接下来,维感科技将持续提高公司的研发实力、产品交付、品控和服务能力,继续拓宽工业级相关产品线和海内外客户群体,在智慧物流、智慧农业、工业自动化等领域的视觉引导与定位、视觉跟踪与抓取方面,让TOF相机技术得到更多的验证和推广。

 

来源: 高工机器人

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