MEMS微振鏡在3D視覺中的應用

2020-12-07 電子發燒友

MEMS微振鏡在3D視覺中的應用

胡薇 發表於 2018-10-04 14:16:00

據麥姆斯諮詢報導，知微傳感在MEMS微振鏡領域有著十餘載研發經驗，並且積累了大量核心技術，在成立的近兩年時間裡可謂發展迅速、碩果纍纍。時隔一年，知微傳感市場總監何偉先生專程攜新品再次出席由麥姆斯諮詢主辦的『第二十四屆「微言大義」研討會：3D視覺技術及應用』，與眾位專家和廠商共同分享這一年來的收穫與心得。

靜電驅動MEMS微振鏡在3D視覺領域具備天然技術優勢一開場，何偉先生為大家普及了微振鏡在MEMS大家庭中的角色：「MEMS分為傳感器和執行器，傳感器大家都聽得比較多，就是把環境信號轉化為電信號的器件；而我們所做的微振鏡屬於執行器，執行器是把電信號轉化成某種機械動作。即MEMS微振鏡將電信號轉化成鏡面擺動，從而實現雷射光束方向的偏轉掃描。」

知微傳感具有完全自主智慧財產權的靜電驅動MEMS微振鏡晶片

常見的MEMS微振鏡驅動方式有四種：靜電驅動、電磁驅動、電熱驅動、壓電驅動。其中靜電驅動的MEMS微振鏡在3D視覺領域有著天然的技術優勢：它可以實現最小體積、最低功耗，工藝相對簡單，可靠性和成品率高，同時成本也最低。何偉先生解釋說：「MEMS微振鏡主要市場是替代目前傳統的機械電機，將體積做得非常小，功耗也降得非常低，提高系統可靠性，降低成本。」同時，何偉先生介紹：「知微傳感在國內擁有成熟的4寸線代工研發渠道，晶片迭代速度在該領域遙遙領先，並且可以根據客戶需求助其快速定製驗證，一旦方案可行性確定，就轉到6寸及8寸線進行量產工藝導入，實現更低成本、更大量的供給，幫助客戶佔領市場先機。」MEMS微振鏡動態結構光方案優於傳統DLP方案，瞄準工業級3D應用何偉先生首先幫我們梳理了3D視覺技術的分類，讓我們可以清晰地看出MEMS微振鏡方案所使用的技術。知微傳感的3D相機方案利用了三角測距法中的時間編碼，即為動態結構光編碼方式，是目前可實現超高精度的3D測量方案之一，在無序分揀、工業測量、機械手引導等工業級3D視覺應用中更為準確且有效。

3D視覺技術的詳細分類

傳統3D掃描常用DLP方案，即為採用德州儀器（TI）的數字微鏡陣列的數字光處理，來實現動態結構光的投射，這與基於MEMS微振鏡的結構光有顯著區別。何偉先生解釋道：「這兩種方案的共同特點是3D成像精度非常高，基於MEMS微振鏡的3D成像精度可達到亞毫米級精度，最優實現0.2毫米。同時基於MEMS微振鏡可實現無焦的結構光投射，實現大景深探測。而在一些人體建模場景下結合紅外雷射可以實現無感探測，在器件尺寸和成本上也具有顯著優勢。」

知微傳感3D相機掃描的原始雲點圖

何偉先生詳細講解工業級的3D相機的應用場景。第一個典型的應用場景案例是「在物流倉儲中對包裹進行尺寸測量。基於ToF技術的3D相機在深度方向測量有優勢，精度可以達到5毫米，但是在XY方向解析度只有640 x 480，顯得不足。知微傳感採用動態結構光的3D相機可以彌補這樣的不足，可以實現更高的探測精度。在物流行業，我們的3D相機不僅僅可以做尺寸的測量，也可以實現貨物的分揀等需求。」第二個應用案例則是「無序分揀，無序存放的物體，使用3D相機對其進行拍攝，實現對物體的定位。應用於機械臂做視覺引導，這是3D相機最主要的功能。」另外一個有趣的典型應用是「在製鞋機器人中，通過對鞋底的掃描，對鞋底邊緣進行提取，引導機械臂對鞋底進行打粗和塗膠。」最後，何偉先生還介紹了第四種工業應用案例——插接件浮高檢測：「目前我們一個汽車行業客戶需要確認保險絲是不是接觸良好，主要依靠保險絲的接插件高度是否在合理的設定範圍內而判斷。我們可以通過相機對整個保險盒進行拍攝，提取到保險絲的深度信息，實現判斷。其精度需求在0.5毫米以內，這是目前ToF方案解決不了的。」布局混合固態雷射雷達，令中國掃描芯拔得頭籌！何偉先生認為「基於MEMS微振鏡的混合固態雷射雷達是實現雷射雷達小型化和低成本化最有效的方式之一，也是被公認為商業路徑最短的方式。」知微傳感所推出的MEMS雷射雷達核心掃描模組特點在於：將驅動、控制以及閉環反饋集成在一起，只要接電做好配置就可自動運行，用戶完全不用操心如何讓微振鏡穩定工作，顯著減少客戶二次開發的工作量。何偉先生介紹「使用微型化和晶片化的MEMS掃描模組可以實現高幀率和中遠距離的雷射雷達，從而降低體積和成本。我們已有客戶實現解析度為0.05度，幀率為1.15kHz的雷射雷達，，同時我們也可以根據客戶實際需求進行定製工作，滿足用戶不同場景下雷射雷達的性能需求。」最後，何偉先生還介紹了用MEMS微振鏡完成的廣角式接收混合固態雷射雷達方案，並比較了英飛凌和LeddarTech的混合固態雷射雷達方案。

知微傳感的MEMS掃描模組特點

最後，何偉先生攜合作夥伴深圳雲智數據CEO戴毅和蘇州鐳圖光電CEO朱俊發布了新品：Argus系列高精度3D相機以及雷射雷達MEMS掃描模組，將研討會上午場推向了高潮。會議當天，不少觀眾前往知微傳感在研討會同期展會上（Sensor China 2018）的展位與知微傳感的工作人員進行了更深入的探討。

知微傳感舉辦新品發布會並在同期展會（Sensor China 2018）上演示產品

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