digMAR公司為KURIS公司開發(fā)一套3D圖像處理系統(tǒng)

digMAR公司為KURIS公司開發(fā)一套3D圖像處理系統(tǒng)奧地利自動化解決方案提供商digMAR公司為德國地毯和紡織品切割機供應商KURIS公司開發(fā)了一套3D圖像處理系統(tǒng)。這套多相機機器視覺系統(tǒng)設(shè)計用于掃描紡織材料，可以自動計算基于材料高度特性的最佳切割坐標，以引導和控制切割設(shè)備。KURIS公司為紡織和汽車行業(yè)提供全面的材料鋪展和切割設(shè)備，目前已經(jīng)有超過10，000臺設(shè)備在世界各地運轉(zhuǎn)。當KURIS公司需要一種可擴展的定制3D解決方案時，他們選擇了digMAR公司，因為后者在軟件和系統(tǒng)開發(fā)方面具備豐富的經(jīng)驗，并且重點關(guān)注數(shù)字圖像處理。圖1：KURIS公司的地毯切割機采用了digMAR公司開發(fā)的嵌入相機中的3D激光三角測量技術(shù)，以實現(xiàn)實時質(zhì)量控制。因為檢測諸如紡織品等此類超寬幅面和快速移動的web材料，通常需要大型3D數(shù)據(jù)流的高速、高吞吐量處理，所以工程師們選用了德國智能相機制造商NETNewElectronicTechnology公司的GigEPRO相機。GigEPRO相機號稱采用“開放式相機概念”，其將一臺標準的GigEVision相機與一個開放的FPGA處理引擎相合。這種架構(gòu)允許在相機中集成的FPGA上執(zhí)行標準或定制算法，從而緩解計算密集的主機PC的任務(wù)。這樣一來，從相機傳送到主機PC處理的數(shù)據(jù)量將顯著減少，并且在這種特定應用中，能夠在相機上實時執(zhí)行3D激光三角測量算法。“理解了這種應用的苛刻需求，以及KURIS要求嚴格保證光學控制系統(tǒng)的質(zhì)量，因為這些因素對客戶的生產(chǎn)質(zhì)量和加工速度會產(chǎn)生重大影響。在這種情況下，digMAR的工程師很快就意識到了GigEPRO相機所能提供的優(yōu)勢。”NETNewElectronicTechnology公司工業(yè)銷售經(jīng)理TimMiller說道。圖2：用戶在相機中集成的FPGA上執(zhí)行專有算法，允許相機激光系統(tǒng)在3D空間以0.1mm的精度檢測地毯。相機和SynViewSDK開發(fā)包完全兼容GigEVision、GenICam和GenTL標準。基于Xilinx公司的Spartan6FPGA，基本的相機設(shè)計為用戶在FPGA中留下了額外的容量以及剩余的DDR存儲空間，這樣用戶可以根據(jù)實際應用需求，為相機添加具有專有圖像處理功能的“定制模塊”，也可以開發(fā)定制產(chǎn)品。據(jù)Miller介紹，NETNewElectronicTechnology公司基于帶有定制模塊的Xilinx集成綜合環(huán)境（ISE），為嵌入到相機中的FPGA代碼生成提供工具鏈設(shè)置。這種特定的圖像處理應用程序執(zhí)行3D激光三角測量，同時digMAR的工程師也開發(fā)了系統(tǒng)的單色、彩色和組合彩色和3D激光三角測量實現(xiàn)?！跋啾扔诓捎脴藴氏鄼C的傳統(tǒng)方法，嵌入到相機中的3D視覺的獨特優(yōu)勢是：獲得了實時性能和高度可擴展性，”Miller說道，“這樣一來，我們甚至可以解決極端的web寬度問題?！毕鄼C輸出高度圖像和所謂的強度圖像，包括原始圖像的灰度值。圖3：digMAR公司開發(fā)的用于實時web檢測的嵌入到相機中的3D視覺系統(tǒng)架構(gòu)，采用了NET公司集成FPGA的GigE相機。這種開放式相機概念為用戶提供了一種實施專有算法的開發(fā)平臺?！坝捎贜ETNewElectronicTechnology公司提供的這種開放式相機平臺，使得KURIS公司能夠在熟悉的環(huán)境中，將算法編程到GigEPRO相機中嵌入的FPGA中?！盡iller解釋說，“此外，這些算法在FPGA上保持安全，因為它們對第三方訪問安全。而且，未來的軟件和硬件適應性也是可能的。在這方面值得關(guān)注的應用有內(nèi)外輪廓、鉆孔、材料高度等指標的精確檢測。”該系統(tǒng)實現(xiàn)了高達400mm/s的掃描速度。標準掃描寬度為2100mm，盡管在該應用中客戶需要的掃描寬度為4100mm。由于web幅面寬度超過4m，該解決方案使用了16臺高分辨率GigEPRO相機，具有大約0.42mm/像素的圖像分辨率，用于掃描地毯材料的整個表面。圖4：分析軟件顯示從3D掃描中計算出的切割坐標。由于需要較高的地毯切割精度，掃描相機安裝在切割機的梁上，這樣可以單獨掃描真空材料。材料可以手動加載或從卷筒連續(xù)進料。每臺相機與一個激光器和一個光學濾波器配對使用，用于產(chǎn)生幾幅表面輪廓圖像，然后將這幾幅圖像拼接到一起，以產(chǎn)生地毯表面的3D圖像。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，具有直觀用戶界面的分析軟件，可以輕松調(diào)整邊界尺寸、倒角、拼接尺寸和網(wǎng)格大小等參數(shù)。該軟件包括預定義的計算模式，如自由形式、四邊形和矩形、圓形和網(wǎng)格等。圖5：開放式相機概念的工作流程。利用開放式相