3D视觉测量,实现1/1000像素精度数字化
游四清,菲烁易维(重庆)科技有限公司 创始人,菲烁易维的视觉定位精度可达到1/1000像素,已与国际水平同步。

3D视觉测量,实现1/1000像素精度数字化

智能制造 | 双创圈 2022-07-08

采编 / 刘颖

来源 / 人才头条

以下文章共有2030字,阅读约需7分钟


近年来,随着对生产效率、生产质量以及生产成本控制要求的不断提高,在工业自动化检测方面,传统的二维机器视觉技术已经难以满足大物体三维尺寸检测的要求。与二维视觉技术相比,三维视觉技术能够直接和更精确地采集物体的三维尺寸信息。3D视觉测量跟踪在现场测量、精密装配引导、机器人引导、科研、工程设计、医学培训和手术导航等领域引领前沿应用。

当前,在欧美发达工业国家,3D机器视觉技术应用已颇具规模。我国工业正处于快速发展时期,中国业已成为机器视觉发展最活跃的国家之一。


实现与国际技术水平同步的3D视觉测量跟踪技术

游四清,毕业于重庆理工大学,在创立菲烁易维之前就职于英格索兰。游晓龙,毕业于四川大学物理系,在微软从事多年的研发工作,离开微软后一直从事自主研发工作。

2008年他们注意到了3D视觉测量在国内的空白,那时这项技术在发达国家已比较成熟,因价格昂贵国内购买使用的情况也不多,导致国内的工业测量仍旧停留在精度不高的二维测量阶段。为满足国内课题攻关和用户现场的需要,他们决定带领团队开展产品研发。经过十年的努力,通过理论研究、模型建立、软件模拟验证、实验验证、部件设计、样机制作、样机验证、样机测试和工业实测,克服各种困难,研发出稳定的高精度3D视觉测量产品。


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图源/游四清



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3D视觉传感器 图源/游四清


2018年2月,菲烁易维(重庆)科技有限公司正式成立,这是一家与国际技术水平同步,提供高精度3D视觉测量跟踪技术和产品的公司,拥有完全自主知识产权。主要致力于双目和单目视觉高精度三维测量的研究。经过几年测试,核心产品有:双目3D视觉测量跟踪主机、单目视觉跟踪传感器、探测标靶、跟踪标靶、测量软件和流程规划软件;提供便携式视觉坐标测量仪、三维视觉测量设备、3D视觉定位跟踪控制系统和高精度视觉跟踪控制系统等。并可定制三维测量数据采集、传输和分析解决方案。

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实现全景深高精度坐标测量 图源/游四清


3D视觉测量与跟踪具有高精度、高效率、智能互联、动态跟踪的优势,在工业领域可以提高效率、减少错误发生率。在船舶工业数字化管路制作领域,可实现99.97%的一次合格率,节省90%的现场改造工时。改善了测量效率、提高了测量精度、降低了生产成本和提高了经济效益。

在动力电池、工程机械和轨道机车领域,3D视觉定位跟踪智能防错系统开始被行业领先者使用,用于拧紧关键螺栓时,保证位置、顺序和姿态的“0错误”装配,完善关键工序的数字化和智能化,保证产品质量和用户安全。其中,测量与姿态跟踪技术还应用于高精度工业级VR/AR,在类似航空发动机组装时,3D视觉测量跟踪可以结合虚拟现实技术,将两个零件的空间位置和姿态可视化并展现在眼前,通过精准测量与实时跟踪实现三维可视化精准对接与装配。

在工业领域,公司正为动力电池、汽车、船舶、轨道机车、航空航天、工程机械和机器人等行业用户提供三维数字化和智能化方案。


打破技术壁垒 填补国内空白

3D机器视觉技术的核心指标中,最重要的是精度和量程。目前,菲烁易维的视觉定位精度可达到1/1000像素,技术已与国际水平同步。拥有多项核心专利与软著知识产权。在双目基线长度350mm时,3m的全量程空间内手持测量重复精度达到40μm(U95),位移测量重复精度达到3μm。


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图源/游四清


关于1/1000像素这点,游四清举例说道:“比如我们用手机拍摄照片,当你放大照片时会发现都是一个一个小格子,这种小格子就是像素。当距离目标越远时,小格子采集的区域越大,那么单个像素定位的偏差就越大。我们现在的技术,对单个像素定位时,偏差为这个像素采集区域大小的千分之一。” 

菲烁易维不仅填补了国内空白,同时还形成了特有的优势。与几大欧美品牌相比,降低了设备对专业技术人才的需求、节省了测量时间,现场标定效率提高6倍。对应采用进口产品将增加2倍购买成本和人力成本。


从工业领域走向科技医疗

未来3D机器视觉有很多可能


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图源/游四清


2020年,团队成员游晓锋带领成立菲烁光导(重庆)医疗科技有限公司。通过双目视觉测量与跟踪技术、人体图形分割技术、三维重建技术和配准技术,构建手术导航系统,实时跟踪手术器械在人体三维空间中的位置和姿态变化,可以帮助医生快速准确地找到病变位置,提高手术效率,降低手术风险。

这项技术,用于可视化的手术培训,可快速培养学生及年轻医生。年轻医生在视觉导航的辅助下,可开展高精度手术,以前这些手术需要多年经验的医生才能开展。例如在种植牙时,需要定位钻孔和种植,位置和角度偏差均会影响手术的质量,高度依赖牙科医生的经验判断和临场状态。有了手术导航系统,年轻医生也能根据提示找准位置和角度,还能实时得到偏差提醒,降低手术风险,提高手术成功率。

未来,3D机器视觉还将有更多可能性。据统计,2019年全球3D视觉产品市场规模约为50亿美元,预计2025年将达到150亿美元,3D视觉行业短期内将迎来飞速增长。

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