TI DLP技术的工业应用与创新-中篇

OK 这个slide 这一页蛮好啊

那具体的3D机器视觉有哪些实现的方式呢

首先第一个左边这边啊

就是一个传统的多幕的

3D机器视觉的实现方式

中间是一个被检测的物体

我通过多个摄像头的同时采集

然后通过软件的方式编码 把它立体的信息打出来

OK 这是最传统的方式

那第二种方式 我们叫那个

激光线阵扫描方式

底下有一个激光头 同时有一个sensor

我会通过激光的方式每次打一条线

然后这条线会显示在我的被测物体上面

如果我的被测物体是这么大

那我的激光是这样扫描过去的

大家看电影 什么007啊

mission impossible这里面

都是你走到一个门前面 然后一个激光扫过来

你的脸部的信息 瞳孔的信息识别出来

这个就是典型的一个激光扫描的方式

它也是类似辅助光打在你的物体上面

去识别你的物体的高低信息

但它是一条线 大家可以想象它跟DLP的区别在哪里

其次还有一个就是time of flight

现在炒的比较火的TOF 包括TI也是

做出了方案 它是用我们整个的一个

红外光啊 声波啊

或者是特殊波长的一个飞行时间

它反弹回来的飞行时间

来判断我们之间的距离的

它也有自己的优势

跟DLP的结构光比较起来 也有自己的优势

也有自己的缺点 我就不详细讲了

那最后一个就是我们用结构光的方式去做

做3D机器视觉

那这两个我为什么放在一起呢

大家有没有想过

上面是一个线位扫描 下面是结构光

OK

我听到有效率两个字啊

没错是这样的 如果是线路的方式

我检测这么大的一个物体

假设我的激光的宽度刚好覆盖我物体的表面

我检测到所有的表面信息 我必须完全扫描过去

但是对结构光来说 我是真的

一下子直接打在物体上面

所以我是以帧的方式去扫描的

而不是以线的方式

这样我的速度就会快很多 尤其在产线上

大家也知道 产线检测的时候

时间就是金钱

这都是我们省成本的地方

所以DLP的3D机器视觉技术是基于结构光

的一个机器视觉的识别方式

这里给了典型的一个图啊

跟大家举个例子

我这边要扫描一个轮胎 轮胎上有一些花纹

那我的结构光怎么去实现它呢

首先 我们通过一个TI的叫做

Light System的一个模块

它就类似于一个投影机一样

当然它跟我们传统的商业投影是不一样的

它的速度和精度完全是另外一个范围的

我们去投射预制好的一些图案

这个地方可能大家看的不是很清楚啊

那一般我们的典型图案就是

比如横条纹 竖条纹

网格 各种各样的参考图案

打在我的被测物体的表面

那在我的被测物体表面一定会产生形变

因为物体本身是有Z轴信息的 是有高低的

那我这边有一个相机

工业相机 当然是速度比较快的工业相机

我会实时监测

每一帧的画面

在我这个里面 我本身知道我打出来的图案的形状

我会拿我原始的图案跟我发生形变的图案

进行对比 最终通过软件的方式

去识别出轮胎的花纹

这就是简单的一个3D机器视觉结构光的使用原理

想象一下前面这张图

如果是激光的方式

我要去检测这么大一个面

必须从这里开始 吱吱吱

这样扫描

每一线的线宽假设是一毫米

如果我这个地方是10厘米

那我要扫描一百次 才能把它扫描完

但对于DLP来说 我一帧就够了

典型情况下

这个地方做了一个总结

就是我们的DLP芯片在3D机器视觉里面有什么优势

为什么用DLP 其实刚才也说了

也说得比较多了

其实前面都已经带进去了

首先我们是一个MEMS芯片

我们本身是一个很稳定的MEMS芯片

我做一个物体的检测 对物体是没有任何破损的

没有损害的

因为有一些 包括传统的这种

高度信息的检测啊

从3D的机器视觉 可能

拿一个很细的探针 类似于

我们以前的游标卡尺一样

一点一点去点

这是最传统的获取Z轴信息的方式

那这个对于一些纸箱啊 药品啊

脆弱的东西很容易受到伤害

我们用机器视觉的方式

其实这部分是没有任何影响的

对于被检测的物体

第二就是说 我们的数字微镜啊

DLP的数字微镜

我的翻转速度

就是我上面的小镜子的翻转速度最快可以达到32K

一秒钟翻转32K次

所以对于被测物体上面的图案

我一刷很快

只要我检测的传感器

相机 只要我的PC的

运算能力足够强

我可以在很短的时间内把我的物体图案检测出来

计算出来 这也

是我们DLP光调试器提供的

一个强大的前端输出

大家在后端运算的时候

就会有一个比较好的信息量的提供

那其次 我们也会提供一些

外部的一个trigger

因为在这样的一个典型应用里面

我每个结构光生成器 我们在打一个画面的时候

其实我是要同时我的传感器的

控制我的摄像头这边的 我要知道

当前打的是哪个图案

因为图案本身是会变的

所以它们之间有一个同步化的机制

我们也会对外 根据我们开发方的不同

会提供一个一路到两路的(听不清)同步化

所以同时的话 我们也是因为

因为刚才那个同事又说啊

最好能把这个东西做的像(听不清)这么小的

机口设备 所以我们在机器视觉的应用里面

我们投影的光模块也可能做的很小

最小的尺寸可能就一个拳头这么大

大的话 也可以很大 取决于你整个

你的需求 你投射的大小

分辨率 所以我们在整个

系统设计的时候 在机械的设计上

我们是有一个比较大的灵活性

同时的话 在TI 因为刚才

有很多同事在讲啊

我们TI有一个特点 就是我们很多的一些

我们的工程师 我们的

(听不清)同事花了很多的时间在

做一些参考设计 开发板

那同时对DLP来说

也是一样 我们对于这种

典型的3D机器视觉

比如3D扫描

我们也是提供了一些相应的参考设计

比如我们有对应的SDK

我们有对应的硬件开发板

我们有对应的整合环境

包括我后面会介绍一下

我们的一个参考设计 如果大家

按照参考设计把这些器械拿到

我就可以很快搭出来一个

基于TI DLP技术的一个

扫描仪

这个很快就可以做出来

所有这些信息的话

我们都是在网上可以拿到的

只要你有一个ti.com的账号 你就可以下载所有的资料

所有的信息

到这里 很多人就会问了

如果我现在想做一个DLP的3D机器视觉

3D的机器视觉的应用 我该怎么样

入手呢 那我们的建议 第一

我会需要一个结构光的生成器

对吧 我要做3D结构光的机器视觉

我必须有一个图案的投射模块

那这部分的话 TI会提供

其次 我需要一个采集的模块

一个相机

一个镜头

这部分东西的话 需要大家

无论是我们以前有现成的东西

还是按照TI的参考方案去

采购对应的采集模块

都是可以的

其次 就是我们的一个算法

和一些软件的部分

因为我们的结构光生成器

和我们的相机

一个是收 一个是发

但是最终的运算还是需要软件的参与

那这部分是需要相应的软件

左边这个设备叫DLP Lightcrafter 4500 EVM

它就是我们TI提供的

基于我们DLP 4500这颗芯片

一个开发板

这个就是我们结构光的生成器

这个都是可以直接在网上买到的

包括可以通过我们的代理商

或者通过我们的第三方拿到一些资源

解决了发的问题

大家唯一要做到就是

收的东西啊 因为我们TI本身

不做摄像机啊

所以可能需要大家去市场上去买一个

这种工业的相机

那这个相机 我们也有根据我们的参考设计搭配的

搭配过的一些型号

比如说point grey的这样的

USB的一个相机

大家如果想省事

去市场上找这样的一个型号

直接跟我们搭 不需要改任何东西

就可以套起来

那其次 TI也提供了对应的软件做

一个分析和抓取

我们叫做structured light SDK

这个都是可以在网上下载的

所以如果对于您要做一个

DLP 3D结构光的一个方案

唯一要做的可能就是

要找一个摄像头

其他部分在TI官网上都可以拿到

那这个网址就是我们TI针对于

机器视觉 可以直接生成点云图的

机器视觉的一个参考设计

叫TIDA-00254

这些资料大家下来可以拿到相应的文档

可以直接到这个网站上点击看一下

基本上我们会在里面很全面的介绍

我们这个方案是怎么样的一个东西

你需要什么样的东西

还有什么样的功能和描述

包括价格

包括 这个网页不能底下滚

包括我们投影需要的器件

每个器件是什么样的特性

包括里面的软件 哪里可以下载

都可以在这个页面里找到

只要大家按照这个页面上的说明一步一步往下走

你就能搭成属于自己的结构光的

DLP结构光的3D扫描仪

这两个是比较有意思的应用啊

是基于我们的TI DLP技术做的

一个机器视觉的应用

那先说右边这个吧

右边这个大家应该可以看清啊

这是一个牙齿

然后手里拿了一个什么东西

搭在上面

这是一个什么东西啊

大家觉得呢

OK 这是一个扫描仪

上面也说了啊

是一个口内的牙齿的扫描仪

因为就是现在 我相信大家

应该大多数都补过牙齿啊

或者怎么样

吃的不是特别好

然后现在到医院 你要补牙齿的话

可能先要去咬模

咬他的那个东西

很恶心的一个东西

咬完了以后 给到医生

然后医生帮你建模 拿出去

然后去工厂做你的假牙

拿过来 给你

但如果我们有了结构光的生成器

它可以很精密的把我的牙齿的每个结构

扫描出来 最终生成电子点云图

那我们把这个文档直接以数字的方式发给工厂

工厂就可以制造了

那这个地方用

我们DLP什么优势啊

牙齿啊 每个人牙齿都是不一样的

包括表面 你有蛀牙 没有蛀牙

或者长智齿啊 没有长智齿

长歪了 都有可能

所以生物的东西啊

对精度要求特别高

那我们DLP的芯片

因为我们每个微镜的大小

最小我可以到微米级别的

5.4微米到十点几微米

所以我可以对结构光这部分调制出

很精细的一个结构光图案

也就是说 最终我们做出来的

3D机器视觉的方案

我的扫描精度

我可以在几十个微米

到几百个微米这样的一个范围

我的精度可以做到很高

所以我可以通过这种扫描的方式 不需要

咬 就可以拿到一个精度很高的

一个牙齿模型

去做后面的生产

那这边也有一个比较有意思的应用啊

这个大家可能就看不出来是什么东西啦

我第一次看到这张图也是想了半天

不知道它在干什么 好像是一个开发板一样的东西

但它其实是我们客户做出来的一个产品

它是石油管道的一个检测器

这个东西 其实是在比如

俄罗斯 美国

用途特别大

因为他们有 尤其是俄罗斯啊

他们有原油

他们要运原油从西伯利亚啊

到中国啊 运到欧洲去

但他们的管道大部分是暴露在外面的

那西伯利亚特别大

管道经常会有老化生锈的问题

那这个东西没办法通过人去检测

大家从西伯利亚东边走到西边

基本上(听不清)

这个地方就有一些自动化检测的仪器

我们做了一个类似套筒一样的设备套在这个管道上

通过DLP的模块

去打结构光到我的这个表面

通过我们去分析

微米级别的差异

如果我的管道 因为一般是用钢或铁做的

如果有一些氧化的过程

它的高低会有变化的

氧化了以后 大家知道会翘起来 生锈

说的生锈 其实就是氧化

会翘起来

或者有一些形变

我们就会通过检测表面的这种微米级别的形变

去判断这个钢管在这个地方有没有问题呢

实现了一个自动化的解决方案

所以大家通过这两个方案啊

也可以看到我们DLP的结构光

在一些机器自动化里面也是

提供一个很高精度的一个应用

如果大家有一些精度比较高的

扫描的一些需求

或者说机器视觉的需求

可以考虑DLP的结构光

OK

OK 这个slide 这一页蛮好啊

那具体的3D机器视觉有哪些实现的方式呢

首先第一个左边这边啊

就是一个传统的多幕的

3D机器视觉的实现方式

中间是一个被检测的物体

我通过多个摄像头的同时采集

然后通过软件的方式编码 把它立体的信息打出来

OK 这是最传统的方式

那第二种方式 我们叫那个

激光线阵扫描方式

底下有一个激光头 同时有一个sensor

我会通过激光的方式每次打一条线

然后这条线会显示在我的被测物体上面

如果我的被测物体是这么大

那我的激光是这样扫描过去的

大家看电影 什么007啊

mission impossible这里面

都是你走到一个门前面 然后一个激光扫过来

你的脸部的信息 瞳孔的信息识别出来

这个就是典型的一个激光扫描的方式

它也是类似辅助光打在你的物体上面

去识别你的物体的高低信息

但它是一条线 大家可以想象它跟DLP的区别在哪里

其次还有一个就是time of flight

现在炒的比较火的TOF 包括TI也是

做出了方案 它是用我们整个的一个

红外光啊 声波啊

或者是特殊波长的一个飞行时间

它反弹回来的飞行时间

来判断我们之间的距离的

它也有自己的优势

跟DLP的结构光比较起来 也有自己的优势

也有自己的缺点 我就不详细讲了

那最后一个就是我们用结构光的方式去做

做3D机器视觉

那这两个我为什么放在一起呢

大家有没有想过

上面是一个线位扫描 下面是结构光

OK

我听到有效率两个字啊

没错是这样的 如果是线路的方式

我检测这么大的一个物体

假设我的激光的宽度刚好覆盖我物体的表面

我检测到所有的表面信息 我必须完全扫描过去

但是对结构光来说 我是真的

一下子直接打在物体上面

所以我是以帧的方式去扫描的

而不是以线的方式

这样我的速度就会快很多 尤其在产线上

大家也知道 产线检测的时候

时间就是金钱

这都是我们省成本的地方

所以DLP的3D机器视觉技术是基于结构光

的一个机器视觉的识别方式

这里给了典型的一个图啊

跟大家举个例子

我这边要扫描一个轮胎 轮胎上有一些花纹

那我的结构光怎么去实现它呢

首先 我们通过一个TI的叫做

Light System的一个模块

它就类似于一个投影机一样

当然它跟我们传统的商业投影是不一样的

它的速度和精度完全是另外一个范围的

我们去投射预制好的一些图案

这个地方可能大家看的不是很清楚啊

那一般我们的典型图案就是

比如横条纹 竖条纹

网格 各种各样的参考图案

打在我的被测物体的表面

那在我的被测物体表面一定会产生形变

因为物体本身是有Z轴信息的 是有高低的

那我这边有一个相机

工业相机 当然是速度比较快的工业相机

我会实时监测

每一帧的画面

在我这个里面 我本身知道我打出来的图案的形状

我会拿我原始的图案跟我发生形变的图案

进行对比 最终通过软件的方式

去识别出轮胎的花纹

这就是简单的一个3D机器视觉结构光的使用原理

想象一下前面这张图

如果是激光的方式

我要去检测这么大一个面

必须从这里开始 吱吱吱

这样扫描

每一线的线宽假设是一毫米

如果我这个地方是10厘米

那我要扫描一百次 才能把它扫描完

但对于DLP来说 我一帧就够了

典型情况下

这个地方做了一个总结

就是我们的DLP芯片在3D机器视觉里面有什么优势

为什么用DLP 其实刚才也说了

也说得比较多了

其实前面都已经带进去了

首先我们是一个MEMS芯片

我们本身是一个很稳定的MEMS芯片

我做一个物体的检测 对物体是没有任何破损的

没有损害的

因为有一些 包括传统的这种

高度信息的检测啊

从3D的机器视觉 可能

拿一个很细的探针 类似于

我们以前的游标卡尺一样

一点一点去点

这是最传统的获取Z轴信息的方式

那这个对于一些纸箱啊 药品啊

脆弱的东西很容易受到伤害

我们用机器视觉的方式

其实这部分是没有任何影响的

对于被检测的物体

第二就是说 我们的数字微镜啊

DLP的数字微镜

我的翻转速度

就是我上面的小镜子的翻转速度最快可以达到32K

一秒钟翻转32K次

所以对于被测物体上面的图案

我一刷很快

只要我检测的传感器

相机 只要我的PC的

运算能力足够强

我可以在很短的时间内把我的物体图案检测出来

计算出来 这也

是我们DLP光调试器提供的

一个强大的前端输出

大家在后端运算的时候

就会有一个比较好的信息量的提供

那其次 我们也会提供一些

外部的一个trigger

因为在这样的一个典型应用里面

我每个结构光生成器 我们在打一个画面的时候

其实我是要同时我的传感器的

控制我的摄像头这边的 我要知道

当前打的是哪个图案

因为图案本身是会变的

所以它们之间有一个同步化的机制

我们也会对外 根据我们开发方的不同

会提供一个一路到两路的(听不清)同步化

所以同时的话 我们也是因为

因为刚才那个同事又说啊

最好能把这个东西做的像(听不清)这么小的

机口设备 所以我们在机器视觉的应用里面

我们投影的光模块也可能做的很小

最小的尺寸可能就一个拳头这么大

大的话 也可以很大 取决于你整个

你的需求 你投射的大小

分辨率 所以我们在整个

系统设计的时候 在机械的设计上

我们是有一个比较大的灵活性

同时的话 在TI 因为刚才

有很多同事在讲啊

我们TI有一个特点 就是我们很多的一些

我们的工程师 我们的

(听不清)同事花了很多的时间在

做一些参考设计 开发板

那同时对DLP来说

也是一样 我们对于这种

典型的3D机器视觉

比如3D扫描

我们也是提供了一些相应的参考设计

比如我们有对应的SDK

我们有对应的硬件开发板

我们有对应的整合环境

包括我后面会介绍一下

我们的一个参考设计 如果大家

按照参考设计把这些器械拿到

我就可以很快搭出来一个

基于TI DLP技术的一个

扫描仪

这个很快就可以做出来

所有这些信息的话

我们都是在网上可以拿到的

只要你有一个ti.com的账号 你就可以下载所有的资料

所有的信息

到这里 很多人就会问了

如果我现在想做一个DLP的3D机器视觉

3D的机器视觉的应用 我该怎么样

入手呢 那我们的建议 第一

我会需要一个结构光的生成器

对吧 我要做3D结构光的机器视觉

我必须有一个图案的投射模块

那这部分的话 TI会提供

其次 我需要一个采集的模块

一个相机

一个镜头

这部分东西的话 需要大家

无论是我们以前有现成的东西

还是按照TI的参考方案去

采购对应的采集模块

都是可以的

其次 就是我们的一个算法

和一些软件的部分

因为我们的结构光生成器

和我们的相机

一个是收 一个是发

但是最终的运算还是需要软件的参与

那这部分是需要相应的软件

左边这个设备叫DLP Lightcrafter 4500 EVM

它就是我们TI提供的

基于我们DLP 4500这颗芯片

一个开发板

这个就是我们结构光的生成器

这个都是可以直接在网上买到的

包括可以通过我们的代理商

或者通过我们的第三方拿到一些资源

解决了发的问题

大家唯一要做到就是

收的东西啊 因为我们TI本身

不做摄像机啊

所以可能需要大家去市场上去买一个

这种工业的相机

那这个相机 我们也有根据我们的参考设计搭配的

搭配过的一些型号

比如说point grey的这样的

USB的一个相机

大家如果想省事

去市场上找这样的一个型号

直接跟我们搭 不需要改任何东西

就可以套起来

那其次 TI也提供了对应的软件做

一个分析和抓取

我们叫做structured light SDK

这个都是可以在网上下载的

所以如果对于您要做一个

DLP 3D结构光的一个方案

唯一要做的可能就是

要找一个摄像头

其他部分在TI官网上都可以拿到

那这个网址就是我们TI针对于

机器视觉 可以直接生成点云图的

机器视觉的一个参考设计

叫TIDA-00254

这些资料大家下来可以拿到相应的文档

可以直接到这个网站上点击看一下

基本上我们会在里面很全面的介绍

我们这个方案是怎么样的一个东西

你需要什么样的东西

还有什么样的功能和描述

包括价格

包括 这个网页不能底下滚

包括我们投影需要的器件

每个器件是什么样的特性

包括里面的软件 哪里可以下载

都可以在这个页面里找到

只要大家按照这个页面上的说明一步一步往下走

你就能搭成属于自己的结构光的

DLP结构光的3D扫描仪

这两个是比较有意思的应用啊

是基于我们的TI DLP技术做的

一个机器视觉的应用

那先说右边这个吧

右边这个大家应该可以看清啊

这是一个牙齿

然后手里拿了一个什么东西

搭在上面

这是一个什么东西啊

大家觉得呢

OK 这是一个扫描仪

上面也说了啊

是一个口内的牙齿的扫描仪

因为就是现在 我相信大家

应该大多数都补过牙齿啊

或者怎么样

吃的不是特别好

然后现在到医院 你要补牙齿的话

可能先要去咬模

咬他的那个东西

很恶心的一个东西

咬完了以后 给到医生

然后医生帮你建模 拿出去

然后去工厂做你的假牙

拿过来 给你

但如果我们有了结构光的生成器

它可以很精密的把我的牙齿的每个结构

扫描出来 最终生成电子点云图

那我们把这个文档直接以数字的方式发给工厂

工厂就可以制造了

那这个地方用

我们DLP什么优势啊

牙齿啊 每个人牙齿都是不一样的

包括表面 你有蛀牙 没有蛀牙

或者长智齿啊 没有长智齿

长歪了 都有可能

所以生物的东西啊

对精度要求特别高

那我们DLP的芯片

因为我们每个微镜的大小

最小我可以到微米级别的

5.4微米到十点几微米

所以我可以对结构光这部分调制出

很精细的一个结构光图案

也就是说 最终我们做出来的

3D机器视觉的方案

我的扫描精度

我可以在几十个微米

到几百个微米这样的一个范围

我的精度可以做到很高

所以我可以通过这种扫描的方式 不需要

咬 就可以拿到一个精度很高的

一个牙齿模型

去做后面的生产

那这边也有一个比较有意思的应用啊

这个大家可能就看不出来是什么东西啦

我第一次看到这张图也是想了半天

不知道它在干什么 好像是一个开发板一样的东西

但它其实是我们客户做出来的一个产品

它是石油管道的一个检测器

这个东西 其实是在比如

俄罗斯 美国

用途特别大

因为他们有 尤其是俄罗斯啊

他们有原油

他们要运原油从西伯利亚啊

到中国啊 运到欧洲去

但他们的管道大部分是暴露在外面的

那西伯利亚特别大

管道经常会有老化生锈的问题

那这个东西没办法通过人去检测

大家从西伯利亚东边走到西边

基本上(听不清)

这个地方就有一些自动化检测的仪器

我们做了一个类似套筒一样的设备套在这个管道上

通过DLP的模块

去打结构光到我的这个表面

通过我们去分析

微米级别的差异

如果我的管道 因为一般是用钢或铁做的

如果有一些氧化的过程

它的高低会有变化的

氧化了以后 大家知道会翘起来 生锈

说的生锈 其实就是氧化

会翘起来

或者有一些形变

我们就会通过检测表面的这种微米级别的形变

去判断这个钢管在这个地方有没有问题呢

实现了一个自动化的解决方案

所以大家通过这两个方案啊

也可以看到我们DLP的结构光

在一些机器自动化里面也是

提供一个很高精度的一个应用

如果大家有一些精度比较高的

扫描的一些需求

或者说机器视觉的需求

可以考虑DLP的结构光

OK