从消费电子到工业品，看3D ToF视觉企业如何落地工业应用

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撰文｜罗艳

“在2019年以前，在轻工业厂家的生产车间里，为了让自动化设备可以顺利导入生产，我们会对厂家生产的物品外包装的颜色、尺寸、类别，以及车间条件提出一些建议，譬如外包装不允许出现透明或者黑色包装，产品种类不能过于繁杂，设备车间不能有阳光等。”济南翼菲自动化技术预研部视觉部门产品经理周磊回忆道。

近年来，随着消费者的需求不断变化，小批量、多样式的趋势在轻工业生产过程中越来越明显，以往，轻工业厂家生产一个产品基本上是以年为单位，譬如物品的包装的形态，一年就生产3-5个类别，但现在，产线物品的包装颜色与形态多种多样，变化多端，设备企业要获得生产厂家的青睐，就必须跟上技术发展的节奏，满足厂家不同的生产需求，这就要求设备更加智能化。

随着3D视觉的兴起，让设备厂商看到了破解之道。随着国内3D视觉硬件产品的稳定性提升，加之懂得3D视觉技术的公司和团队越来越多，且受疫情招工难的影响，以翼菲自动化为代表的企业开始引入3D视觉与机器人设备进行识别与抓取。

在工业领域常用的3D视觉技术中（线激光轮廓仪线扫3D视觉、散斑投影立体结构光3D视觉、基于DLP投影技术的3D视觉、基于MEMS扫描投影的3D视觉以及基于TOF感知技术的3D视觉），周磊发现，针对传送带上需要对物体进行瞬时取图的场景，TOF感知技术的优势特别明显，不仅边缘数据稳定，传输实时性好，而且对外界光照环境变化的适应性很强，不论在黑暗中还是在光照强烈的车间中，都能正常地工作，不需要进行额外的遮光处理。

但在针对多家产品进行测试对比时，周磊发现，国内大部分3D视觉厂家的思路都是走实验室的模式，特别是针对产品的工业级可靠性测试，很多厂家并没有将其列为必选项。往往是客户遇到问题后才会对产品进行一些测试，或者直接让用户想办法去解决这些问题，造成了产品的体验感较差，无法经受市场和用户的检验。

“我们之前也有试过国内几个TOF相机产品，但是发现相机成像效果差，精度低，点云质量无法使用，而且受物体表面颜色影响较大。经过多方对比后，维感科技的工业级RGB-D ToF相机已成为翼菲自动化蜘蛛手并联机器人Bat1100-S3型号的标配，并陆续出货到了多家自动化使用车间。”周磊表示。

为何是维感科技？

维感科技核心团队自2016年开始积累三维图像、计算机视觉、图像处理及传感器融合技术，专注于ToF感知技术的3D相机的研发，面向集成商提供高性价比的核心零部件产品和服务。

维感科技负责人介绍，此前，ToF感知技术主要应用在消费领域，但随着ToF感知技术的不断成熟，维感科技发现，其在工业领域也大有可为。

六年的行业积累和技术的不断更新，维感科技针对工业领域陆续推出了多个系列的产品：基于脉冲TOF感知技术的高性价比DCAM系列；基于连续波TOF感知技术的高精度DS系列；同步输出彩色高清和深度图像的RGB-D产品线；基于TOF相机技术的隐私化保护客流统计系统和DWS体积测量解决方案。

产品在AGV/AMR避障与目标物体识别，物流领域包裹状态识别、单件分离与体积测量，户外农业机器人视觉定位与引导，户外巡检机器人避障与定位方面都有很多成功案例。

维感科技负责人介绍：“公司每款产品都会进行严苛的温冲，跌落，老化，电磁兼容等可靠性测试，同时确保每款产品都通过FDA人眼安全、CE和FCC等认证，确保产品安全性的同时，也符合海外国家对电子产品的进口要求。凭过硬的产品质量和性能，维感科技赢得了越来越多客户的信任和产品体验，并获得美国、德国、日本、韩国等全球多个国家合作伙伴和客户的订单。”

驶向制造业的两条大船：工业 、物流

维感科技负责人介绍，TOF相机具有帧率高、抗光性强、边缘数据稳定、结构紧凑、计算负荷低等优势，未来的发展潜力和应用场景会越来越广泛。同时，相比于其他3D视觉技术，TOF相机的高性价比也是其获得更多场景青睐的原因之一，TOF相机可以以千元级价格为用户提供毫米级精度的深度数据环境。

在寻找落地场景时，维感科技选择了工业和物流两大应用场景的细分领域。

在工业领域，维感科技瞄准了传送带上的物体跟踪和抓取。例如在2m/s速度运动的传送带上，TOF相机可以准确高效地捕捉到被传送物体的三维信息，从而辅助机器手臂完成工业自动化的工作。同时，TOF相机还可以对自动化流水线的产品进行检测，对于少货、漏货的情况进行识别，减少包装出错率。

在物流领域，TOF相机可以对包裹进行三维数据的捕捉与快速定位，从而通过视觉引导完成拆码垛、包裹单件分离与分拣等任务，同时，也可以进行包裹和物体的体积测量。

在物流堆垛和拆垛环节中，目标物及需求、场景更加多元化，3D视觉方案不仅需要更强的兼容性和灵活性，还需要有较强的光照环境鲁棒性，并能实时追踪与定位传送带上移动中的目标物体。

随着3D视觉玩家技术的不断成熟，3D视觉方案被广泛的应用在拆/码垛过程中，引导机器人完成纸箱、软包、麻袋、周转箱、托盘等多种物料、多种垛型的拆解，使得搬运效率和智能化程度得到大幅提升。

以维感科技推出的RGB-D ToF深度相机为例，该相机可快速捕捉包裹/货物/垛型的位置与姿态，在实时输出深度数据的同时，辅以同步彩色高清图像，更准确分辨出包裹边界；同时，大视场角、紧凑的结构设计以及快速的数据传输，让机器的眼睛可以轻松安装在机械臂的末端，辅助机械臂将货物、箱体整齐地码（或拆）在托盘或生产线上，有效满足客户的分拣要求，且不受外界环境光照干扰。

维感科技负责人指出：“对于物流领域的客户来说，除了能解决物流领域的痛点外，高性价比的视觉方案也是其考虑是否批量化复制的因素。”

基于这个认知，在物流领域维感科技接二连三的推出超高性价比的产品，例如2022年第一季度推出的RGB-D DCAM560C，已应用到多家物流行业龙头集成商进行集成评估和验证。在上个月，维感科技又推出了基于SONY iToF芯片的DS系列，该系列精度更高，数据稳定性更加卓越。

3D视觉赛道狭路相逢，勇者胜

3D视觉市场前景广阔，一方面，3D视觉可落地的场景还有很多，另一方面，3D视觉的技术也逐渐被终端用户所熟知。高工机器人产业研究所（GGII）数据预测，至 2025 年我国3D视觉的市场规模将超过100 亿元。

与此同时，进入中国市场的玩家也越来越多，竞争格局显现。

维感科技负责人表示，国内企业的3D视觉能力越来越强，价格也越来越具备优势，后续给外资视觉企业在中国布局的机会会越来越少，但是外资企业如能集成好国内企业的视觉方案，深入海外客户需求，提供更具竞争力的视觉方案，对于外资企业的发展来说，会很有前景。

面对新玩家和国外对手，老视觉玩家可谓是腹背受敌。在此趋势下，3D视觉玩家寻找落地场景，塑造新的增长曲线，实现批量化复制就显得尤为重要。

在维感科技负责人看来，实现批量化落地的前提是，3D视觉玩家要不断提高自己的综合能力，打造更加出色的产品，完成整个生态圈的建设。接下来，维感科技将持续提高公司的研发实力、产品交付、品控和服务能力，继续拓宽工业级相关产品线和海内外客户群体，在智慧物流、智慧农业、工业自动化等领域的视觉引导与定位、视觉跟踪与抓取方面，让TOF相机技术得到更多的验证和推广。