結構光3D相機，一般指采用多幅條紋光柵（圖1），即先通過光柵投射模組（圖2）按照時間序列依次投射在被測物體表面（圖3），再通過雙目對物體表面的光柵進行拍照，基于事先編碼規則進行解碼和雙目視差匹配，從而獲得高精度的3D點云。

由于結構光3D相機采用了多幅光柵進行編碼，原理上編碼精度可精細到1個像素甚至亞像素，相比其它原理的點云質量和精度會更好一些，已逐漸成為業內主流。

▲ 圖1：基于時間編碼的結構光光柵示意圖

▲ 圖2：光柵投射模組光路示意圖

▲ 圖3：結構光3D相機結構示意圖

| 結構光3D相機點云成像質量的關鍵

在工業應用中，光柵編碼質量是影響結構光3D相機點云質量的關鍵。在機械臂臂展小于1.5m的場景下，適配的結構光3D相機幅面小，較弱的環境光對光柵的影響也往往較小。在大視野下（和臂展大于2m的機械臂配合），較強的環境光強對光柵的影響較大（圖4），從而導致光柵亮暗對比度不明顯，即信噪比低（有效光柵信號和環境光噪聲的比值）。因此，提高光柵投射亮度是高信噪比的關鍵。

▲ 圖4：3880lux環境光強對光柵編碼和點云質量的影響對比

光柵投射模組（光機），本質上是一種專用的投影儀，其性能受核心芯片DLP/DMD的影響。DLP/DMD在國際上僅德州儀器TI公司生產，按照工業級DLP/DMD芯片分類：在0.45英寸DMD以下一般采用LED光源（用于照明），DLP芯片支持的LED光源的功率有限，會導致亮度存在瓶頸；在0.65英寸DMD以上屬于工業投影范疇，支持極高的光源功率。因此，采用0.65英寸以上的DMD設計的結構光3D相機在工業環境下抗環境光干擾更強，點云質量更佳。

▲ 圖5：DLP/DMD芯片系列

| 激光結構光3D相機

熵智科技自研的激光結構光3D相機（圖6）的光柵投射模組（圖7），采用0.65英寸DLP/DMD芯片，支持高亮度光源；采用近100瓦的激光光源，經十多片光學鏡片進行光學整形，投射出的光柵可適應4000lux的環境光強。

▲ 圖6：激光結構光3D相機

▲ 圖7：熵智自研的激光結構光光柵投射模組

| 激光結構光3D相機常見應用場景

激光結構光3D相機廣泛應用于零部件無序抓取、坡口切割等大視野3D視覺引導機器人場景。

零部件抓取場景

▲ 圖8：零部件抓取場景示意圖

▲ 圖9：激光光柵投射到無序棒料表面及3D點云

鋼板坡口切割場景

▲ 圖10：鋼板坡口切割場景示意圖

▲ 圖11：切坡口工件點云及提取的輪廓

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熵智科技（深圳）有限公司，擁有底層成像系統和算法開發能力，軟硬件一體化，致力于通過高性能的成像技術解決機器人柔性化、微納級檢測與測量等問題。國家高新技術企業、擁有自主知識產權的高性能相機和與工藝相匹配的智能算法、團隊具有完備的全棧能力，在切割、焊接、無序抓取的智能化產品上擁有強大的產品力。

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