In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich 3D-Vision in industriellen Anwendungen weit verbreitet. Innovationen in den Bereichen Robotik, eingebettete Systeme, autonome Fahrzeuge und industrielle Automation sind auf 3D-Vision angewiesen. Doch diese muss vielfältigen Anforderungen genügen, wie das Erfassen von schnell bewegenden Objekten, verschiedenen Lichtverhältnissen, industriellen Umgebungen und großen Entfernungen. All diesen Anforderungen wird die FRAMOS D400e-Serie gerecht.
Um sämtliche Fragen zu klären, sprachen wir mit Sam Leboe, dem Produktmanager der D400e-Serie bei FRAMOS, der uns alle Details enthüllte. Sam ist spezialisiert auf 3D- und eingebettete Kameras und verfügt über 8 Jahre Erfahrung in den Bereichen Maschinenvision und IoT. Er hat an verschiedenen Kameraprodukten gearbeitet, die fortschrittliche Sensoren, eingebettete Prozessoren und Hochgeschwindigkeits-Schnittstellen nutzen. Sams Verständnis für Kundenbedürfnisse und neue Technologien hilft den Kunden von Framos, Probleme in den Bereichen Robotik und Automatisierung zu lösen.
Können Sie erklären, was Tiefensensorik ist und warum sie wichtig ist?
Tiefensensorik bedeutet die Wahrnehmung und Messung von Entfernungen in einer 3D-Umgebung. Dies ist besonders entscheidend in der Robotik, wo physische Objekte miteinander interagieren. Ein Roboter benötigt Informationen darüber, wie weit Dinge entfernt sind, um entsprechend reagieren zu können, beispielsweise um Hindernissen auszuweichen oder Gegenstände aus einem Behälter zu greifen.
Wo wird die Tiefensensortechnologie verwendet?
Tiefensensorik findet überall Anwendung, ähnlich wie wir Menschen uns im Alltag auf unsere Augen verlassen, um Tiefen wahrzunehmen. Eine bekannte Anwendung ist der Time-of-Flight-Sensor, der in modernen Mobiltelefonen zur Gesichtserkennung und Augmented Reality verwendet wird. Tiefensensorik spielt auch eine wichtige Rolle in der automatisierten Robotik, insbesondere wenn das System in einer dynamischen Umgebung wie dem Straßenverkehr agiert oder Objekte von Paletten aufnimmt.
Welche Arten von Tiefensensortechnologien gibt es?
Es gibt viele Möglichkeiten zur Tiefensensorik, darunter Stereo-Vision, Time-of-Flight-Sensorik, Strukturlicht-Sensorik, Lidar (Lichterkennung und -abstandsmessung) und viele weitere, die auf fortschrittlichen optischen Techniken basieren.
Warum wurde die D400e-Serie entwickelt?
Die D400e-Serie wurde entwickelt, um die Anforderungen von Robotiksystembauern und Integratoren zu erfüllen, die 3D-Messfähigkeiten hinzufügen möchten. Sie nutzt die Erfahrung von Framos in der Entwicklung von GigE Vision-Kameras und unsere Partnerschaft mit Intel Realsense, um die Integration ihrer Technologie zu erweitern.
Was sind die Hauptmerkmale der D400e-Serie?
Die D400e-Serie verwendet Intels Realsense-Stereolösung. Sie umfasst zwei Bildsensoren zur Erfassung von Bildern zur Erzeugung der Tiefenkarte, einen Projektor zur Verbesserung der Tiefengenauigkeit in Szenen ohne natürliche Textur und einen RGB-Bildsensor zur gleichzeitigen Erfassung von Farbinformationen. Sie verwendet auch Intels D4 Vision-Prozessor zur Durchführung der Tiefenberechnung am Gerät. Das Gehäuse ist robust und aus Aluminium gefertigt, mit einer IP66-Bewertung für Schutz vor Staub und Wasser. Sie verfügt über eine Gigabit-Ethernet-Schnittstelle, die Kabelstrecken von bis zu 100 Metern ermöglicht, mithilfe von handelsüblicher Netzwerkhardware, die den meisten Visionssystemintegratoren vertraut ist. Für die Stromversorgung unterstützt sie sowohl Power over Ethernet (PoE) als auch externe Stromversorgung über eine M8-Kabelverbindung, je nach Anforderungen des Systems.
Was sind die Herausforderungen in industriellen Umgebungen?
Eine der Hauptanforderungen in diesen Umgebungen ist die Zuverlässigkeit, sowohl hinsichtlich der Verfügbarkeit der Geräte als auch der Konsistenz der Messdaten über die Zeit. Automatisierung ist oft eine bedeutende Kapitalinvestition für Unternehmen, und die Betriebszeit hat großen Einfluss auf ihre Renditeerwartungen. Zuverlässigkeitsprobleme können aus verschiedenen Quellen stammen, darunter die Komplexität von Automatisierungssystemen, elektromagnetische Interferenz (EMI) und die dynamische Natur der Anwendungen.
Können Sie die Tiefentechnologie in der D400e-Serie erklären?
Die D400e-Kameras sind sogenannte “aktive Stereo”-Tiefensensoren. Bei der Stereo-Tiefensensorik erfolgt die Berechnung der Disparität zwischen zwei Bildern, die aus unterschiedlichen Perspektiven aufgenommen wurden, mit einem bekannten Abstand zwischen den Kameras. Da dieser Basisabstand bekannt ist und die Kamera werkseitig kalibriert ist, kann die Disparität verwendet werden, um die Entfernung von Objekten und Merkmalen in den Bildern zu bestimmen. Der Begriff “aktiv” bezieht sich auf den integrierten Random-Dot-Projektor, der nicht sichtbare Infrarotwellenlängen verwendet. Dieses zufällige Punktmuster ist für die Stereo-Kameras sichtbar und hilft, die Leistung des Stereo-Abgleichs in Szenen mit geringer natürlicher Textur zu verbessern.
Was ist der Unterschied zwischen den Kameras D415e, D435e und D455e?
Der Hauptunterschied zwischen den Kameras liegt in den verschiedenen CMOS-Bildsensoren, den Baseline-Abständen für das Stereo-Sensorpaar und den Blickwinkeln. Alle drei Kameras generieren Tiefenkarten mit Auflösungen von bis zu 1280 x 720. Das Stereo-Paar der D435e und D455e verwendet Global-Shutter-Bildsensoren, um die Auswirkungen von Bewegungsunschärfe auf die Tiefengenauigkeit zu minimieren, während die D415e kostengünstigere Rolling-Shutter-Sensoren verwendet. Die RGB-Sensoren in der D415e und D435e nutzen Rolling-Shutter-Sensoren, während die D455e Global-Shutter verwendet, um die beste Leistung in Anwendungen mit schnell bewegten Objekten zu bieten. Blickfeld und minimale/maximale Messentfernungen sind für alle Modelle unterschiedlich, eine hilfreiche Tabelle ist auf unserer Website verfügbar.
Kürzlich hat FRAMOS neue D400e-f-Kameras eingeführt. Können Sie uns mehr darüber erzählen?
Was diese neuen Kameras im Vergleich zu den vorhandenen D400e-Kameras einzigartig macht, ist die Hinzufügung von Filtern für beide Sensoren im Stereo-Paar. Diese Änderung kann die Genauigkeit der Tiefenmessungen in einigen anspruchsvollen Szenarien für den Stereo-Algorithmus verbessern, wie zum Beispiel in gesättigten Teilen des Bildes aufgrund starker Reflexionen, dicht wiederholter vertikaler Muster oder Szenen ohne natürliche Textur, in denen der standardmäßige IR-Musterprojektor nicht ausreicht.
Was sind die Hauptmerkmale der neuen Kameras?
Durch die Hinzufügung von IR-Passfiltern auf den Stereosensoren wird nur Infrarotlicht durchgelassen, während sichtbares Licht vom Filter absorbiert wird. Dies erhöht die relative Intensität des projizierten IR-Musters in einigen Szenen. Diese kontrastreichen Merkmale ermöglichen eine genauere Tiefenberechnung für Szenen, die ansonsten nicht genügend Textur für eine präzise Messung aufweisen würden.
Können Sie uns mehr über die Datenströme der D400e-Serie erzählen?
Die Kameras sind äußerst flexibel und ermöglichen verschiedene Datenströme. In den meisten Fällen möchten Benutzer die Tiefenbilder streamen, die am Gerät berechnet wurden. Dies ist manchmal der einzige erforderliche Strom für Anwendungen, bei denen keine Farbinformationen benötigt werden. Bilder von der RGB-Kamera können gleichzeitig für Farbinformationen gestreamt werden. Darüber hinaus können Benutzer selektiv von der linken und/oder rechten Sensoren des Stereo-Paares streamen. Dies kann nützlich sein, wenn Fehlerbehebung erforderlich ist oder die Tiefenausgabe der Kamera mit anderen Algorithmen auf einem PC verglichen werden soll.
Was ist Teil des Starterkits der D400e-Serie?
Unser Starterkit enthält alles, was jemand benötigt, um die Kamera auf seinem PC oder Laptop in Betrieb zu nehmen. Neben der Kamera liefern wir ein M12-RJ45-Kabel, um sich mit dem Gerät zu verbinden, und ein Netzteil mit einem M8-Anschluss zur Stromversorgung für Aufstellungen, in denen kein PoE verfügbar ist, beispielsweise bei der direkten Verbindung der Kamera mit einem Laptop für Benchtop-Tests.
Wem würden Sie die Kameras der D400e-Serie empfehlen?
Ich würde diese Kamera allen Robotiksystemintegratoren empfehlen, die zuverlässige und robuste Tiefensensorik hinzufügen müssen. Es handelt sich um ein großartiges Gerät, das nur sehr wenig Einrichtung erfordert, um qualitativ hochwertige Tiefendaten zu erhalten. Die Integration einer Farbkamera kann auch die Anzahl der verschiedenen Kameras reduzieren, die in ein System integriert werden müssen, was wiederum die Gesamtkosten für Endkunden senken kann.
