从3D传感器到立体相机，解锁工业应用新可能

3D传感器是实现深度感知的核心技术。这些传感器广泛应用于多种常见的3D视觉技术中，例如立体相机、激光雷达（LiDAR）、飞行时间（ToF）相机和激光三角测量。

通常根据应用场景和技术要求选择合适的3D视觉方案，不同技术各有其优势。例如，激光雷达和激光三角测量技术，由于内置诸如旋转镜等运动部件，因此不适合在恶劣环境中使用。

立体相机更适合户外应用场景，原因在于立体相机不易受到阳光直射的干扰。例如，相较于其他3D传感器，立体相机在成本方面更具优势。立体相机在计算图像中的3D数据时，相较于上述其他技术，需要更高的计算能力。同时，部分立体相机具备板载处理能力，可减轻主机的数据处理负担。此外，立体相机还可提供彩色图像和彩色点云，而其他主流3D视觉技术则通常需另配彩色相机。

不同3D视觉技术在测量范围与精度之间往往需要权衡。

对于任何类型的视觉传感器而言，测量范围与精度之间通常存在权衡关系。例如，远程传感器的精度相对较低，而短距离传感器则具有较高的精度。在测距能力方面，激光雷达具备最远的测距能力，其次是立体相机，最后是渡越时间传感器。激光三角测量的覆盖范围虽然最短，但其精度却更高。

远距离性能对于实现自主导航与障碍物规避至关重要，而中距离性能则更适用于拾取-放置操作。近距离范围探测主要则用于物体的识别与检查。

立体工业相机的应用

立体相机因其在测量范围与精度方面的灵活性，广泛适用于大多数仓储机器人应用场景。这类相机具备较高的性价比，结构坚固耐用，同时可输出用于目标识别的彩色图像。

在工业领域中，立体相机主要应用于两类机器人系统：自主移动机器人（AMR）和取放机器人。

AMR系统通过立体相机执行SLAM（同步定位与建图），一方面构建环境地图，另一方面实现自身在地图中的定位。AMR能够规划前往指定目的地的路线，同时精准检测障碍物（包括物体/行人），并灵活地在这些障碍物周围导航。

标准立体相机在AMR应用中的特征/要求如下：

• 高帧率
• 低延迟
• 坚固可靠
• 校准保留
• 宽视野
• 远距离工作能力
• 高动态范围，以适应室内外不同光照条件

立体相机在取放机器人中的应用实例

取放机器人系统应用的关键组件包括：感知环境的视觉系统、用于数据处理和决策的控制系统，以及具备抓取或吸附功能的机械臂。此类取放机器人广泛应用于装配、码垛、拆垛及料箱分拣等多种工业任务。

以料箱分拣为例，其目标是从容器中移除随机放置的物体。在这些应用中，视觉系统用于识别和定位目标物体，随后计算其方位，确保抓手能够精准抓取。然后，控制系统规划出机器人的移动路径，有效避开途中的障碍物。最后，机器人顺利拾起物体，并将其放置于指定位置。

标准立体相机在该类取放机器人应用中的特征/要求如下

• 高精度
• 低延迟
• 坚固可靠
• 校准保留
• 能够在多尘/高湿度等工业环境中运行
• 针对不同大小的物体，需要在视野和工作距离上具备灵活性

Bumblebee X立体相机

Teledyne FLIR IIS的Bumblebee X立体相机，该产品配备工业级（IP67防护等级）、5千兆以太网接口，并集成板载处理能力的立体视觉系统。

Bumblebee X立体相机的主要特点：

高分辨率与高精度

搭载立体图像处理算法，实现板载处理

24 厘米基线的远距离工作

灵活的视野选项（60、80 和 105 度）

长时间的校准保留

兼容外部图案投影仪

支持Robot OS和GenICam接口