結(jié)構(gòu)光3D相機(jī)，一般指采用多幅條紋光柵（圖1），即先通過(guò)光柵投射模組（圖2）按照時(shí)間序列依次投射在被測(cè)物體表面（圖3），再通過(guò)雙目對(duì)物體表面的光柵進(jìn)行拍照，基于事先編碼規(guī)則進(jìn)行解碼和雙目視差匹配，從而獲得高精度的3D點(diǎn)云。

由于結(jié)構(gòu)光3D相機(jī)采用了多幅光柵進(jìn)行編碼，原理上編碼精度可精細(xì)到1個(gè)像素甚至亞像素，相比其它原理的點(diǎn)云質(zhì)量和精度會(huì)更好一些，已逐漸成為業(yè)內(nèi)主流。

▲ 圖1：基于時(shí)間編碼的結(jié)構(gòu)光光柵示意圖

▲ 圖2：光柵投射模組光路示意圖

▲ 圖3：結(jié)構(gòu)光3D相機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

| 結(jié)構(gòu)光3D相機(jī)點(diǎn)云成像質(zhì)量的關(guān)鍵

在工業(yè)應(yīng)用中，光柵編碼質(zhì)量是影響結(jié)構(gòu)光3D相機(jī)點(diǎn)云質(zhì)量的關(guān)鍵。在機(jī)械臂臂展小于1.5m的場(chǎng)景下，適配的結(jié)構(gòu)光3D相機(jī)幅面小，較弱的環(huán)境光對(duì)光柵的影響也往往較小。在大視野下（和臂展大于2m的機(jī)械臂配合），較強(qiáng)的環(huán)境光強(qiáng)對(duì)光柵的影響較大（圖4），從而導(dǎo)致光柵亮暗對(duì)比度不明顯，即信噪比低（有效光柵信號(hào)和環(huán)境光噪聲的比值）。因此，提高光柵投射亮度是高信噪比的關(guān)鍵。

▲ 圖4：3880lux環(huán)境光強(qiáng)對(duì)光柵編碼和點(diǎn)云質(zhì)量的影響對(duì)比

光柵投射模組（光機(jī)），本質(zhì)上是一種專用的投影儀，其性能受核心芯片DLP/DMD的影響。DLP/DMD在國(guó)際上僅德州儀器TI公司生產(chǎn)，按照工業(yè)級(jí)DLP/DMD芯片分類：在0.45英寸DMD以下一般采用LED光源（用于照明），DLP芯片支持的LED光源的功率有限，會(huì)導(dǎo)致亮度存在瓶頸；在0.65英寸DMD以上屬于工業(yè)投影范疇，支持極高的光源功率。因此，采用0.65英寸以上的DMD設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)光3D相機(jī)在工業(yè)環(huán)境下抗環(huán)境光干擾更強(qiáng)，點(diǎn)云質(zhì)量更佳。

▲ 圖5：DLP/DMD芯片系列

| 激光結(jié)構(gòu)光3D相機(jī)

熵智科技自研的激光結(jié)構(gòu)光3D相機(jī)（圖6）的光柵投射模組（圖7），采用0.65英寸DLP/DMD芯片，支持高亮度光源；采用近100瓦的激光光源，經(jīng)十多片光學(xué)鏡片進(jìn)行光學(xué)整形，投射出的光柵可適應(yīng)4000lux的環(huán)境光強(qiáng)。

▲ 圖6：激光結(jié)構(gòu)光3D相機(jī)

▲ 圖7：熵智自研的激光結(jié)構(gòu)光光柵投射模組

| 激光結(jié)構(gòu)光3D相機(jī)常見(jiàn)應(yīng)用場(chǎng)景

激光結(jié)構(gòu)光3D相機(jī)廣泛應(yīng)用于零部件無(wú)序抓取、坡口切割等大視野3D視覺(jué)引導(dǎo)機(jī)器人場(chǎng)景。

零部件抓取場(chǎng)景

▲ 圖8：零部件抓取場(chǎng)景示意圖

▲ 圖9：激光光柵投射到無(wú)序棒料表面及3D點(diǎn)云

鋼板坡口切割場(chǎng)景

▲ 圖10：鋼板坡口切割場(chǎng)景示意圖

▲ 圖11：切坡口工件點(diǎn)云及提取的輪廓

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