6 种特性使工业级 3D 扫描仪能够应对苛刻环境下的项目挑战

本月早些时候，Photoneo 发布了具有许多重大升级的新一代 PhoXi 3D 扫描仪。我们为什么要进行这些更改，它们将如何帮助客户进行工业应用？ Photoneo 的 3D 传感总监 Marcel Svec 和研发主管 Svorad Stolc 在以下文章中帮助回答了这些问题。

在恶劣的工业条件下性能稳定

对智能自动化日益增长的需求导致了3D 视觉 ，作为视觉引导机器人的一个组成部分，一直 拓展新市场 .逐渐地，3D 视觉已进入机器人引导、箱子拾取、高级物体处理、卸垛、路径校正、装配、质量控制、检查或形状评估等应用领域。

这些自动化解决方案通常需要在具有挑战性的工业环境中实施，这些环境会将 3D 视觉系统暴露在灰尘、湿度、水、环境光或高、低甚至变化的温度中 .这些因素对 3D 视觉系统的硬件和性能提出了苛刻的要求。最好的 3D 扫描设备需要彻底优化并提供微米精度和高分辨率——但它们还需要承受恶劣的工业环境，以在恶劣条件下保持最高质量的性能。 有几个方面会影响现代 3D 视觉系统的耐用性，并有助于在具有挑战性的环境中保持其稳定和准确的性能。 他们住在什么地方？

热稳定性

扩展可能的应用范围并确保 3D 扫描仪不仅在高温或低温下提供稳定可靠的性能 而且在不断变化的热条件下 – 这通常对 3D 视觉系统构成巨大挑战 – 它需要具有高级热校准模型 .此功能允许您将扫描仪部署在需要将设备暴露在真正苛刻的热条件下且其性能不受影响的应用中。

以太网供电

3D 扫描设备通常具有两种不同的连接器——提供电源的定制连接器，以及支持数据通信的以太网或 USB 连接器。这种设置更昂贵，安装更复杂，并且还可能带来更多限制，例如电缆长度。

PoE – 以太网供电 , 是一种优雅的技术解决方案，可通过单根电缆提供数据和电源。它具有许多优势，使其成为工业环境中采用的首选。 PoE 可靠、稳定且坚固耐用。它在安装和维护方面都具有成本效益，而且安全，因为它确保了过流、欠流和故障保护。 PoE 提供了极大的灵活性，因为它是基于标准的，保证了不同供应商之间的互操作性。 PoE 的另一个优势是它使用户能够使用超过 30 m 的电缆。

尽管 PoE 是首选选项，但我们决定支持两种标准以满足所有客户的需求 - 因此用户也可以通过 24 V 为他们的设备供电 .这种替代方案也是可靠和安全的，与限制电路一起运行以防止短路。另一个优势是 24 V 具有更高的穿越能力，这有助于设备更好地承受电压骤降。万一发生事故，没有人身伤害的风险。

IP65：防尘防水

高机械质量不仅确保设备能够在具有挑战性的条件下可靠地工作而不会遭受任何损坏，而且还可以最大限度地减少不必要的服务和相关维修成本的风险。通用 IP 评级系统为购买者和用户提供了关于在特定环境和应用中使用设备的安全性的非常准确的说明。 IP 等级由两位数字组成。第一个数字表示产品可以处理多少固体侵入，第二个数字表示对水的耐受程度。

工业级 3D 扫描仪应至少达到 IP65。具有此等级的扫描仪完全防尘，并可抵御来自任何方向和任何角度的 6.3 毫米低压水流 .因此，您可以在多尘或潮湿的大厅中使用扫描仪，无需担心固体颗粒和液体进入外壳并损坏设备。尽管如此，尽管此类环境不会损害设备，但如果您需要实现高质量和低噪声扫描，它们通常不是最佳选择，因为它们会显着影响采集的光学条件。

M12 连接器

M12 连接器 由于多种原因，它们已成为工业应用的首选。连接器带螺纹锁可提供可靠和安全的连接 , 其圆形设计确保无与伦比的坚固性，保护设备免受灰尘、湿气和其他污染物的影响，同时也免受冲击、振动或温度变化的潜在影响。相对于工业应用对组件小型化的日益增长的需求以及对电力和数据传输不断增长的需求，它们的紧凑尺寸也是一大优势。

快速 GPU

时间是 3D 扫描的关键因素，因此我们在这方面也做出了重大改进。利用 NVIDIA Jetson TX2 的强大功能，新一代 PhoXi 3D 扫描仪使用户能够节省 40% 的计算时间 ，这使得 200 毫秒的整体扫描时间 .这可以缩短周期时间，或者在采集时间较长的情况下，它可以提供比以前质量更高的数据并在更短的时间内提供数据。使用GPU的另一个好处是计算在设备上运行，节省PC资源，为更多用户应用留出空间。

强大的固件

由于软件和固件是任何 3D 视觉系统不可分割的组成部分，因此在这些领域进行升级也很重要。除了一般改进外，固件现在还提供更多用户设置以更好地控制整个扫描过程 .它还带有用于环境光抑制的升级算法 ，因此 3D 扫描仪即使在明亮的环境光设置下也能提供卓越的性能——这一因素通常对 3D 视觉系统构成重大挑战。

另一项重大升级与反射过滤有关 – 新的智能算法消除了复杂场景几何区域中出现的伪影，在这些区域中，投影图案的反射会导致噪声和不正确的测量。任何类型的使用自己的照明方法的扫描设备都会发生这种情况。得益于新的反射过滤器，3D 扫描仪显着消除了错误的测量结果。

在我们为您准备的另一篇博文中阅读有关环境光抑制和互反射过滤的更多信息。