Как 6 ключевых особенностей позволяют промышленным 3D сканерам преодолеть вызовы сложных сред

Ранее в этом месяце Photoneo выпустила новое поколение 3D сканера PhoXi со многими значительными обновлениями. Почему мы сделали эти изменения и как они помогут клиентам в их промышленных приложениях? Марсель Свек, директор 3D сенсирования Photoneo, и Сворад Столц, руководитель R&D, помогают ответить на эти вопросы в следующей статье.

Стабильная производительность в тяжелых промышленных условиях

Растущая потребность в умной автоматизации заставила 3D зрение, как неотъемлемую часть робототехники с управлением по зрению, непрерывно расширяться на новые рынки. Постепенно 3D зрение вошло в области применения, такие как робототехническое руководство, bin picking, продвинутая манипуляция объектами, депаллетизация, коррекция пути, сборка, контроль качества, инспекция или оценка формы.

Эти решения автоматизации часто нужно внедрять в трудные промышленные среды, которые подвергают 3D системы зрения пыли, влаге, воде, фоновому свету или высоким, низким и даже меняющимся температурам. Эти факторы накладывают требования на оборудование и производительность 3D систем зрения. Лучшие 3D сканирующие устройства должны быть тщательно оптимизированы и обеспечивать микрометровую точность и высокое разрешение — но они также должны выдерживать суровые промышленные среды, чтобы сохранять свою высокую производительность в сложных условиях. Есть несколько аспектов, влияющих на долговечность современных 3D систем зрения и помогающих поддерживать их стабильную и точную производительность в сложных обстоятельствах. В чём они заключаются?

Термическая стабилизация

Чтобы расширить диапазон возможных приложений и обеспечить, чтобы 3D сканер обеспечивал стабильную и надёжную производительность не только при высоких или низких температурах, но и под меняющимися термическими условиями — что обычно представляет большой вызов для 3D систем зрения — он должен иметь продвинутую термическую модель калибровки. Эта функция позволит вам развёртывать ваш сканер в приложениях, требующих воздействия на устройство действительно требовательных термических условий, и его производительность останется неповреждённой.

Power over Ethernet

Часто случается, что 3D сканирующие устройства имеют два разных разъёма — кастомные разъёмы для питания и Ethernet или USB для передачи данных. Эта настройка дороже, сложнее в установке и может накладывать больше ограничений, например, на длину кабеля.

PoE — Power over Ethernet, — элегантное техническое решение, обеспечивающее и данные, и питание по одному кабелю. Оно предлагает много преимуществ, делая его предпочтительным выбором для внедрения в промышленных условиях. PoE надёжен, стабилен и жёсток. Он экономичен с точки зрения установки и обслуживания, и также безопасен, так как обеспечивает защиту от перетока, недотока и ошибок. PoE даёт большую гибкость, так как основан на стандартах, гарантируя совместимость между разными поставщиками. Ещё одно преимущество PoE — он позволяет использовать кабели длиннее 30 м.

Хотя PoE — предпочтительный вариант, мы решили поддерживать два стандарта, чтобы удовлетворить нужды всех клиентов — так пользователи могут питать свои устройства также от 24 В. Эта альтернатива также надёжна и безопасна, работая с ограничивающими схемами для защиты от коротких замыканий. Ещё одно преимущество — 24 В имеет более высокие возможности ride-through, помогающие устройствам лучше выживать просадкам напряжения. В случае аварии нет риска травмы персонала.

IP65: Пыленепроницаемый и водостойкий

Высокое механическое качество не только обеспечивает, что устройство может надёжно работать в сложных условиях без ущерба, но и минимизирует риск ненужного сервиса и связанных затрат на ремонт. Универсальная система IP рейтинга даёт покупателям и пользователям очень точный учёт того, насколько безопасно использовать устройство в конкретных средах и приложениях. IP рейтинг состоит из двух цифр. Первая цифра указывает, сколько проникновения твёрдых частиц может выдержать продукт, а вторая — степень толерантности к воде.

Промышленные 3D сканеры должны нацеливаться минимум на IP65. Сканеры с этим рейтингом полностью пыленепроницаемы и защищены от низкоударных струй воды диаметром 6,3 мм, приходящих из любого направления и под любым углом. Вы можете использовать сканеры в пыльных или влажных залах, не беспокоясь о попадании твёрдых частиц и жидкостей в корпус и повреждении устройства. Всё равно такие среды не оптимальны, если вам нужно достичь высокого качества и низкого шума сканирования, так как они значительно влияют на оптические условия захвата.

M12 разъёмы

M12 разъёмы стали предпочтительным выбором для промышленных приложений по нескольким причинам. Разъёмы с резьбовой блокировкой обеспечивают надёжное и безопасное соединение, а их круговая конструкция обеспечивает непревзойдённую жёсткость, защищающую устройство от пыли, влаги и других загрязнителей, но также от потенциальных эффектов удара, вибрации или температурных изменений. Большой плюс — их компактный размер по отношению к растущей потребности в промышленных приложениях в миниатюризации компонентов и всё растущим требованиям к передаче питания и данных.

Быстрый GPU

Время — критически важный фактор в 3D сканировании, поэтому мы сделали значительные улучшения в этом аспекте. Используя мощь NVIDIA Jetson TX2, новое поколение PhoXi 3D сканера позволяет пользователям сэкономить 40% времени вычислений, что делает 200 мс общего времени сканирования. Это может сократить время цикла или, в случае более длительного захвата, предоставляет данные более высокого качества и в более короткое время, чем раньше. Ещё одно преимущество использования GPU — вычисления выполняются на устройстве, экономя ресурсы ПК, оставляя место для больше пользовательских приложений.

Мощная прошивка

Потому что ПО и прошивка неразрывно связаны с любой 3D системой зрения, было важно сделать обновления в этих областях тоже. Помимо общих улучшений, прошивка теперь предлагает больше пользовательских настроек для лучшего контроля всего процесса сканирования. Она также поставляется с обновлёнными алгоритмами подавления фонового света, благодаря которым 3D сканеры доставляют превосходную производительность даже в ярких условиях фонового освещения — фактор, который обычно представляет серьезные вызовы для 3D систем зрения.

Ещё одно большое обновление касается фильтрации отражений — новые, интеллектуальные алгоритмы удаляют артефакты, возникающие в областях сложных геометрий сцены, где отражение проецируемых узоров вызывает шум и неверные измерения. Это происходит с любым типом сканирующего устройства, использующим свой метод освещения. Благодаря новому фильтру отражений 3D сканеры значительно устраняют неверные измерения.

Читайте больше о подавлении фонового света и фильтрации межотражений в другой статье блога, которую мы готовим для вас.