然而,消費類虛擬現實之外的 3D 傳感可能還有更有趣的潛在應用。在工業和汽車環境中,3D 相機對于在制造、物流、醫藥和公共安全領域執行精細而復雜的工作至關重要。3D 傳感技術的行業領導者 ams OSRAM表示,3D 傳感對于工業 5.0 至關重要,在工業 5.0 中,機器和人類直接交互以創建可持續和富有彈性的供應鏈。因此,這種傳感定位將在智能技術、機器人技術、工廠自動化、自動光學檢測等領域發揮巨大作用。迄今為止,3D 傳感和掃描一直是用于設計、檢查和質量控制的鮮為人知的技術之一,但集成該技術可以在應用中帶來許多好處,包括逆向工程和分析。
傳感器融合
隨著傳感器功能在制造業中的擴展和數據生成的迅速增加,傳感器融合變得可能且至關重要。可視化制造過程對于形成洞察力和防止潛在漏洞至關重要。傳感器融合通過融合來自多個來源和傳感器類型的數據以產生可靠的信息,克服了單個傳感器系統(相機、光傳感器、LIDAR 等)的局限性。這種架構使用戶能夠從宏觀或微觀層面處理流程,因為制造商可以對供應鏈進行建模和信息收集,同時也可對微處理器、相機和激光雷達系統的組件進行建模。
融合來自多個來源的數據是 3D 機器視覺的優勢之一,因為它具有強實時性。從廣義上講,機器視覺涵蓋了所有工業和非工業應用,其中硬件和軟件共同提供基于圖像捕獲和處理的操作指導。這種工業視覺系統雖然使用類似于學術和軍事計算機視覺應用的算法和方法,但需要更高的魯棒性、可靠性和穩定性——這些屬性通過有效的 3D 視覺系統得到改善。這些系統可以執行客觀測量,例如引導機器人對齊零件或驗證灌滿瓶子所需的測量。
這種傳感器融合概念目前正在由Texas A&M的SecureAmerica 研究所的合作伙伴 Amentum 和 Unity 合作開發,Unity 也是一家以3D AR 和 VR 體驗而聞名的游戲公司。Unity 團隊正在努力構建一個可視化系統來對傳感器融合實體進行建模并使用這些信息來創建實時信息,他們認為這將是確保更具彈性的供應鏈制造流程的關鍵部分。最終,希望建立一個傳感器融合圖形庫,以實現協作生態系統,使行業參與者能夠共享數據和技術,使用它來模擬場景并迭代模擬以檢測潛在問題。
3D掃描
這些潛在的 3D 傳感生態系統的一部分將涉及 3D 掃描技術,該技術可以在具有精確尺寸的模擬世界中重新創建有關物理組件的信息。這可以使用激光掃描儀、光掃描儀、協調測量機 (CMM) 和計算機斷層掃描 (CT) 來完成。通常,這些掃描儀會收集原始數據并將其轉換為用戶友好的格式,例如 CAD 模型。它們的精度以毫米為單位,因此可以監控對象的一致性以及以數字方式重新創建對象以進行分析。可以對照初始模板檢查完整的產品表格,并以超高精確度突出顯示不一致之處。
Science Direct 于 2021 年發布的一份報告強調了 3D 掃描在整個工業領域的潛力,其中包括逆向工程、從現有組件設計中進行質量和尺寸分析并復制,以及監控工作流程以確保工人安全。以前專注于移動消費領域的公司已將注意力轉向工業,并有一些相關應用,例如 ams OSRAM 轉向研究行業自動化、自主機器人、無人機實施等。
英飛凌和 pmd 為Magic Leap 2打造沉浸式 AR體驗,具有 3D 間接飛行時間深度感應,專為企業級應用而設計。
半導體制造商英飛凌也已進軍該領域。2022 年 5 月,它宣布與 pmdtechnologies 合作,為 Magic Leap 2 開發 3D 深度感應技術,二者認為 AR 應用程序將從根本上改變我們的生活和工作方式,并且對于開發新的工業和醫療應用至關重要。Magic Leap 2 AR 耳機旨在讓操作員更高效地工作、優化復雜流程以及改善員工之間的協作。簡而言之,耳機可以捕捉用戶的完整物理環境,而新的飛行時間成像器(帶有 3D 圖像傳感器)幫助設備了解周圍環境并與之互動。3D 成像器使耳機能夠精確到毫米檢測物體,從而提高安全性和效率。
醫學及其他領域的 3D 成像
3D 成像設備也有許多醫療和汽車應用。 3D 傳感、建模和打印支持假肢和其他設備生產的精確度,以及為外科醫生提供精確的直接和間接視圖以了解患者的身體結構。
OMNIVISION (豪威)和 Lighthouse Imaging于2019 年創建了第一個 3D 內窺鏡商業平臺,為外科醫生提供深度信息并降低內窺鏡手術的風險。從那時起,應用程序不斷擴展,包括患者監測、為手術引導收集圖像數據以及整容手術。在汽車行業,3D 傳感正在開發中,適用于從自動駕駛到車內監控和電子后視鏡的方方面面。
各種 3D 傳感技術并非沒有缺點,盡管采用組合方法的系統可能會減輕一些缺點。飛行時間和結構光傳感器會受到隨機噪聲的影響,而激光傳感和立體視覺只能提供有限的焦距。
3D 傳感的趨勢似乎正朝著涉及人類操作、機器人技術以及各種傳感和數據分析工具的協作系統發展,以創建強大而準確的數據集,這些數據集可以在從規劃階段到手術室的各種環境中輕松操作和工廠車間。元宇宙的概念可能激發市場對 3D 傳感的新認識,但它具有與我們想象的制造業相結合的巨大潛力。