MEMS微振鏡在3D視覺(jué)中的應(yīng)用

據(jù)麥姆斯咨詢(xún)報(bào)道，知微傳感在MEMS微振鏡領(lǐng)域有著十余載研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，并且積累了大量核心技術(shù)，在成立的近兩年時(shí)間里可謂發(fā)展迅速、碩果累累。時(shí)隔一年，知微傳感市場(chǎng)總監(jiān)何偉先生專(zhuān)程攜新品再次出席由麥姆斯咨詢(xún)主辦的『第二十四屆“微言大義”研討會(huì)：3D視覺(jué)技術(shù)及應(yīng)用』，與眾位專(zhuān)家和廠商共同分享這一年來(lái)的收獲與心得。

靜電驅(qū)動(dòng)MEMS微振鏡在3D視覺(jué)領(lǐng)域具備天然技術(shù)優(yōu)勢(shì)一開(kāi)場(chǎng)，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(zhí)行器，傳感器大家都聽(tīng)得比較多，就是把環(huán)境信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的器件；而我們所做的微振鏡屬于執(zhí)行器，執(zhí)行器是把電信號(hào)轉(zhuǎn)化成某種機(jī)械動(dòng)作。即MEMS微振鏡將電信號(hào)轉(zhuǎn)化成鏡面擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)激光光束方向的偏轉(zhuǎn)掃描。”

知微傳感具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的靜電驅(qū)動(dòng)MEMS微振鏡芯片

常見(jiàn)的MEMS微振鏡驅(qū)動(dòng)方式有四種：靜電驅(qū)動(dòng)、電磁驅(qū)動(dòng)、電熱驅(qū)動(dòng)、壓電驅(qū)動(dòng)。其中靜電驅(qū)動(dòng)的MEMS微振鏡在3D視覺(jué)領(lǐng)域有著天然的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：它可以實(shí)現(xiàn)最小體積、最低功耗，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，可靠性和成品率高，同時(shí)成本也最低。何偉先生解釋說(shuō)：“MEMS微振鏡主要市場(chǎng)是替代目前傳統(tǒng)的機(jī)械電機(jī)，將體積做得非常小，功耗也降得非常低，提高系統(tǒng)可靠性，降低成本?！蓖瑫r(shí)，何偉先生介紹：“知微傳感在國(guó)內(nèi)擁有成熟的4寸線代工研發(fā)渠道，芯片迭代速度在該領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先，并且可以根據(jù)客戶(hù)需求助其快速定制驗(yàn)證，一旦方案可行性確定，就轉(zhuǎn)到6寸及8寸線進(jìn)行量產(chǎn)工藝導(dǎo)入，實(shí)現(xiàn)更低成本、更大量的供給，幫助客戶(hù)占領(lǐng)市場(chǎng)先機(jī)?！盡EMS微振鏡動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)光方案優(yōu)于傳統(tǒng)DLP方案，瞄準(zhǔn)工業(yè)級(jí)3D應(yīng)用何偉先生首先幫我們梳理了3D視覺(jué)技術(shù)的分類(lèi)，讓我們可以清晰地看出MEMS微振鏡方案所使用的技術(shù)。知微傳感的3D相機(jī)方案利用了三角測(cè)距法中的時(shí)間編碼，即為動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)光編碼方式，是目前可實(shí)現(xiàn)超高精度的3D測(cè)量方案之一，在無(wú)序分揀、工業(yè)測(cè)量、機(jī)械手引導(dǎo)等工業(yè)級(jí)3D視覺(jué)應(yīng)用中更為準(zhǔn)確且有效。

3D視覺(jué)技術(shù)的詳細(xì)分類(lèi)

傳統(tǒng)3D掃描常用DLP方案，即為采用德州儀器（TI）的數(shù)字微鏡陣列的數(shù)字光處理，來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)光的投射，這與基于MEMS微振鏡的結(jié)構(gòu)光有顯著區(qū)別。何偉先生解釋道：“這兩種方案的共同特點(diǎn)是3D成像精度非常高，基于MEMS微振鏡的3D成像精度可達(dá)到亞毫米級(jí)精度，最優(yōu)實(shí)現(xiàn)0.2毫米。同時(shí)基于MEMS微振鏡可實(shí)現(xiàn)無(wú)焦的結(jié)構(gòu)光投射，實(shí)現(xiàn)大景深探測(cè)。而在一些人體建模場(chǎng)景下結(jié)合紅外激光可以實(shí)現(xiàn)無(wú)感探測(cè)，在器件尺寸和成本上也具有顯著優(yōu)勢(shì)。”

知微傳感3D相機(jī)掃描的原始云點(diǎn)圖

何偉先生詳細(xì)講解工業(yè)級(jí)的3D相機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景。第一個(gè)典型的應(yīng)用場(chǎng)景案例是“在物流倉(cāng)儲(chǔ)中對(duì)包裹進(jìn)行尺寸測(cè)量。基于ToF技術(shù)的3D相機(jī)在深度方向測(cè)量有優(yōu)勢(shì)，精度可以達(dá)到5毫米，但是在XY方向分辨率只有640 x 480，顯得不足。知微傳感采用動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)光的3D相機(jī)可以彌補(bǔ)這樣的不足，可以實(shí)現(xiàn)更高的探測(cè)精度。在物流行業(yè)，我們的3D相機(jī)不僅僅可以做尺寸的測(cè)量，也可以實(shí)現(xiàn)貨物的分揀等需求?！钡诙€(gè)應(yīng)用案例則是“無(wú)序分揀，無(wú)序存放的物體，使用3D相機(jī)對(duì)其進(jìn)行拍攝，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的定位。應(yīng)用于機(jī)械臂做視覺(jué)引導(dǎo)，這是3D相機(jī)最主要的功能?！绷硗庖粋€(gè)有趣的典型應(yīng)用是“在制鞋機(jī)器人中，通過(guò)對(duì)鞋底的掃描，對(duì)鞋底邊緣進(jìn)行提取，引導(dǎo)機(jī)械臂對(duì)鞋底進(jìn)行打粗和涂膠。”最后，何偉先生還介紹了第四種工業(yè)應(yīng)用案例——插接件浮高檢測(cè)：“目前我們一個(gè)汽車(chē)行業(yè)客戶(hù)需要確認(rèn)保險(xiǎn)絲是不是接觸良好，主要依靠保險(xiǎn)絲的接插件高度是否在合理的設(shè)定范圍內(nèi)而判斷。我們可以通過(guò)相機(jī)對(duì)整個(gè)保險(xiǎn)盒進(jìn)行拍攝，提取到保險(xiǎn)絲的深度信息，實(shí)現(xiàn)判斷。其精度需求在0.5毫米以?xún)?nèi)，這是目前ToF方案解決不了的。”布局混合固態(tài)激光雷達(dá)，令中國(guó)掃描芯拔得頭籌！何偉先生認(rèn)為“基于MEMS微振鏡的混合固態(tài)激光雷達(dá)是實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)小型化和低成本化最有效的方式之一，也是被公認(rèn)為商業(yè)路徑最短的方式?！敝鞲兴瞥龅腗EMS激光雷達(dá)核心掃描模組特點(diǎn)在于：將驅(qū)動(dòng)、控制以及閉環(huán)反饋集成在一起，只要接電做好配置就可自動(dòng)運(yùn)行，用戶(hù)完全不用操心如何讓微振鏡穩(wěn)定工作，顯著減少客戶(hù)二次開(kāi)發(fā)的工作量。何偉先生介紹“使用微型化和芯片化的MEMS掃描模組可以實(shí)現(xiàn)高幀率和中遠(yuǎn)距離的激光雷達(dá)，從而降低體積和成本。我們已有客戶(hù)實(shí)現(xiàn)分辨率為0.05度，幀率為1.15kHz的激光雷達(dá)，，同時(shí)我們也可以根據(jù)客戶(hù)實(shí)際需求進(jìn)行定制工作，滿足用戶(hù)不同場(chǎng)景下激光雷達(dá)的性能需求?！弊詈?，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(tài)激光雷達(dá)方案，并比較了英飛凌和LeddarTech的混合固態(tài)激光雷達(dá)方案。

知微傳感的MEMS掃描模組特點(diǎn)

最后，何偉先生攜合作伙伴深圳云智數(shù)據(jù)CEO戴毅和蘇州鐳圖光電CEO朱俊發(fā)布了新品：Argus系列高精度3D相機(jī)以及激光雷達(dá)MEMS掃描模組，將研討會(huì)上午場(chǎng)推向了高潮。會(huì)議當(dāng)天，不少觀眾前往知微傳感在研討會(huì)同期展會(huì)上（Sensor China 2018）的展位與知微傳感的工作人員進(jìn)行了更深入的探討。

知微傳感舉辦新品發(fā)布會(huì)并在同期展會(huì)（Sensor China 2018）上演示產(chǎn)品