3D视觉技术为工业自动化带来新“视界”

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1   工业自动化正从“执行”到“自主”

工业自动化正经历一场重要变革，机器人和机械设备正从能够执行高精度、重复任务的全自动设备，逐步演变为能够自主反应并适应环境变化和新输入的智能自主化机器。随着工业自动化技术向自主化不断发展，机器能够准确、可靠、安全地感知其周围环境以有效执行任务变得至关重要。

在迈向机器人自主化的进程中，各类工业/协作机器人及移动机器人（AMR/AGV）都需要具备多种感知方式，以便与人类共同协作并适应环境变化。同样，末端执行器与机械臂末端工具（EoAT）也在增强工业/协作机器人的能力，使其具备更强的感知能力和更出色的执行能力（如压力和力的检测），从而实现更高带宽和更低延迟的连接。

增强感测方式包括视觉传感，惯性和加速度/力的感测、雷达、声学和触觉传感，以及传感器融合能力。主要挑战包括：

●   每个传感器都能实现所期望的精度

●   实现多类型传感器高度同步地数据采集

●   低延迟数据处理

2   ADI的解决方案与优势

ADI公司能够将深度感测（ToF, 飞行时间）技术与连接解决方案（如 TSN 以太网、GMSLTM 和 Gigaspeed 隔离）相结合，应用于机器人、智能机械设备和数字工厂等领域。

“凭借涵盖工厂车间连接、控制和感知等领域的多项技术解决方案，在工业自动化行业中一直保持领先地位。”ADI机器人与工业视觉产品线总监Maurizio Granato称。此外，ADI 拥有专门的行业应用专家团队，能够运用 ADI 的最佳技术组合，革新并解决关键终端应用中最复杂的挑战。

照片 ADI机器人与工业视觉产品线总监Maurizio Granato

ADI工业视觉技术部总监Erik Barnes进行了举例说明。一个典型的例子是：ADI的3D视觉技术能够在宽动态范围内提供毫米级深度精度，使固定机器人和移动机器人等机械设备能够以所需的自主性水平执行导航、识别和定位任务。

以与人类并肩工作的协作机器人（co-bot）为例，ADI的 3D飞行时间（ToF）模块、惯性测量单元（IMU）和激光雷达（LiDAR）技术能够使机器人系统进行实时感知。通过传感器融合，可确保机器人对周围环境产生更多感知，并使移动机器人能够在动态变化环境中安全地理解周围环境和人类同事并与之互动，能够让操作更加高效，工厂车间更安全。

具体到ToF应用，需要根据应用场景的不同选择适合的方案，这一过程可能会比较复杂，且开发周期可能较长，此外还需要应对与系统设计、集成以及热管理相关的挑战。针对这些挑战，ADI不仅提供高性能的传感器，还提供带有深度处理芯片和算法支持的子系统级解决方案，帮助客户将ToF技术快速集成至其产品中。此外，ADI的模块化产品策略，如将深度处理与系统级整合相结合，提供了开箱即用的解决方案，简化了客户的开发流程，降低了开发难度和成本。

照片 ADI工业视觉技术部总监Erik Barnes

ADI率先推出了一百万像素（1MP）的ToF深度传感模块，采用独特的多频、多相调制方案，使其能在4.5 m的探测范围内实现温度稳定条件下误差不超过±5 mm的超高精度。这显著提升了工业视觉系统和工业相机的性能，将静态的二维交互提升为沉浸式的三维体验，该技术现已应用于包括工业自动化、机器人视觉、增强现实（AR）和体积检测等在内的多个领域。

此外，ADI的深度图像信号处理器（ISP）提供了一个专用的数字计算引擎，能够将感知模块的原始数据转换为3D深度信息，同时保持最低功耗和最小延迟，有效减轻主应用处理器的计算负荷。该深度ISP采用硬件加速和内部存储器，能够在最大帧率下实现超高效率，同时简化平台集成以及系统主机对传感器的控制。

ADI不仅在3D视觉传感技术方面表现出色，在视频数据传输领域也拥有关键创新技术。ADI的千兆位多媒体串行链路(GMSL)是一种性价比高、简单且可扩展的SerDes技术，最初为基于汽车摄像头和显示屏的应用（包括自动驾驶、信息娱乐、安全和监控）提供可靠的高分辨率数字视频传输而设计。利用这些洞见，ADI已经将GMSL的成熟功能扩展到需要高带宽和低延迟的数字视频连接技术的新兴应用市场，包括工业、消费、医疗健康和仪器仪表市场等。