Câmeras 3D estéreo: O futuro dos scanners de volume de cargas

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Blog do Tolveet

-5 min de leitura-24 de dezembro de 2024

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Na Tolveet, desenvolvemos o Scanner de volume de carga (LVS), uma solução avançada que utiliza câmeras estereoscópicas 3D para gerar nuvens de pontos altamente precisas de caminhões basculantes que transportam materiais a granel, como minério de mineração e agregados. Essa tecnologia inovadora garante uma estimativa precisa do volume de carga, proporcionando eficiência e confiabilidade incomparáveis na análise de transporte de materiais a granel.

Este artigo visa explicar por que as câmeras 3D estéreo, aprimoradas com algoritmos avançados de visão computacional, são uma escolha superior ao Lidar para a digitalização do volume de carga em setores que lidam com materiais a granel. Embora o Lidar ofereça certas vantagens imediatas, a abordagem estéreo desenvolvida internamente e orientada por software da Tolveet proporciona desempenho inigualável em ambientes desafiadores.

Entendendo as tecnologias: Estéreo vs. Lidar

• Câmeras 3D estéreo usam fluxos de profundidade, cor e infravermelho para gerar um modelo 3D detalhado. Com algoritmos avançados de visão computacional, esses sistemas superam as limitações do hardware, oferecendo precisão excepcional.
• LidarPor outro lado, o sistema de medição de velocidade de voo, o "Laser Cloud", coleta dados brutos de nuvens de pontos usando pulsos de laser. A maioria das soluções constrói modelos 3D com base em fatias 2D e medições de velocidade obtidas de sensores separados. Embora precise sem pós-processamento, essa abordagem carece da flexibilidade e da profundidade oferecidas por sistemas estéreo aprimorados com software.

Por que o estéreo é excelente para digitalizar volumes de carga

Refinamento superior do mapa de profundidade

• Os mapas de profundidade estéreo brutos são geralmente menos precisos do que os resultados iniciais do LiDAR. No entanto, os algoritmos proprietários de visão computacional da Tolveet, incluindo redes neurais, refinam e corrigem esses mapas de profundidade.
• Nosso sistema utiliza modelos de segmentação de instâncias e dados históricos com mapas ajustados manualmente e alinhados a fluxos de cores para aprimorar a precisão da profundidade.
• Ao contrário do Lidar, que se baseia em técnicas de montagem mais simples, os sistemas estéreo aprimorados com software avançado produzem nuvens de pontos altamente precisas e otimizadas para medições volumétricas.

Dados multimodais para nuvens de pontos rotuladas

• Os sistemas estéreo capturam fluxos sincronizados de dados de profundidade, cor e infravermelho. Isso possibilita a criação de nuvens de pontos rotulados, onde cada ponto está associado a componentes específicos do caminhão ou a seções de carga.
• O Lidar não possui esse recurso de forma nativa, exigindo sensores adicionais ou intervenção manual para alcançar uma rotulagem semelhante.

Robustez em ambientes desafiadores

• Setores como mineração e agregados apresentam desafios únicos, incluindo poeira, chuva e reflexos. A solução estéreo da Tolveet, com filtragem de ruído em tempo real e algoritmos adaptativos, funciona de forma confiável nessas condições.
• Embora o Lidar seja preciso em ambientes controlados, muitas vezes enfrenta dificuldades com reflexos e interferência de partículas, o que degrada a qualidade dos dados em ambientes de material a granel.

Eficiência de custo e durabilidade

• Os sistemas Lidar são consideravelmente mais caros do que as câmeras estéreo, com custos de substituição até 20 vezes mais elevados.
• Em ambientes onde os equipamentos são sujeitos a danos acidentais, o preço acessível e a durabilidade dos sistemas estéreo os tornam uma opção mais prática.

A vantagem da Tolveet: Recursos avançados de software

Tolveet's Scanner de volume de carga destaca-se por seu software avançado, desenvolvido especificamente com a mais recente tecnologia estéreo:

Seleção de quadros e alinhamento temporal

Um subconjunto de quadros é selecionado de forma inteligente com base nos pontos de interesse das peças do caminhão e na localização das principais etiquetas. Utilizando técnicas avançadas de estimativa de velocidade de visão computacional, esses quadros são transformados para um ponto temporal comum, garantindo uma reconstrução 3D precisa.

Correção dinâmica de profundidade

Redes neurais treinadas com mapas de cor e profundidade alinhados ajustam e aprimoram dinamicamente os dados de profundidade, resolvendo inconsistências e garantindo medições precisas.

Otimização da medição volumétrica

Nossos algoritmos avançados analisam nuvens de pontos rotulados para fornecer volumes de carga precisos. Os dados rotulados fornecem insights sobre a distribuição de carga, análise de partículas e classificação de materiais, que não são possíveis de obter com dados Lidar brutos.

Como lidar com as vantagens percebidas do Lidar

Precisão dos dados brutos

• Os dados brutos do Lidar são inicialmente mais precisos, mas a abordagem de vários fluxos do pós-processamento avançado do estéreo garante resultados comparáveis ou até superiores.
• Aproveitando dados históricos, a solução estéreo da Tolveet treina as câmeras para medir distâncias especificamente no contexto de medições volumétricas de carga. Essa aprendizado contínuo A abordagem do sistema possibilita sua adaptação e aperfeiçoamento contínuos, enfrentando eficientemente novos desafios.

Requisitos de software mais simples

• O Lidar demanda software menos sofisticado para gerar nuvens de pontos básicas, mas essa simplicidade tem um custo em flexibilidade e adaptabilidade.
• Sistemas de estéreo, alimentados por algoritmos avançados, oferecem uma solução versátil para lidar com cenários complexos.

Tecnologia pronta para o futuro

• À medida que os setores adotam cada vez mais o aprendizado de máquina e a IA, a capacidade da tecnologia estéreo de aprender e se adaptar torna-a uma opção adequada para o futuro.
• O Lidar, com sua abordagem estática baseada em hardware, não possui essa capacidade de adaptação.

Um testemunho de seu potencial

A decisão da Tesla para usar visão estéreo em vez de Lidar em seus veículos autônomos destaca as vantagens dessa tecnologia:

• Custo-efetividadeAs câmeras estéreo são significativamente mais econômicas e escaláveis do que o LiDAR.
• Precisão orientada por softwareA confiança da Tesla em melhorias de software alinha-se com a abordagem da Tolveet, demonstrando o poder do pós-processamento para melhorar o desempenho do hardware.
• AdaptabilidadeA capacidade do Stereo de aprender e evoluir garante sua relevância conforme a tecnologia avança.

Além disso, conforme observado em um artigo da Voltequity, as limitações de escalabilidade e custo do Lidar resultaram em uma menor adoção em vários setores, destacando ainda mais a necessidade de soluções estéreo baseadas em software.fonte ).

Foco na medição volumétrica: O objetivo final

Para clientes que buscam scanners de volume de carga, o principal objetivo é a medição volumétrica precisa. Os sistemas estéreo se destacam nesse aspecto devido à sua:

Integração de dados rotulados: Os fluxos sincronizados permitem análises detalhadas e oferecem mais oportunidades de melhorias no pós-processamento, fornecendo percepções valiosas sobre a distribuição de carga e a dinâmica dos caminhões.

Capacidades de aprendizado: Algoritmos avançados de visão computacional permitem que o sistema aperfeiçoe-se ao longo do tempo, gerando resultados cada vez mais precisos.

Precisão econômica: Ao aliar preço acessível a software de ponta, os sistemas estéreo oferecem um valor incomparável para medição volumétrica nos setores que lidam com materiais a granel.

Conclusão

As câmeras estéreo 3D, com algoritmos avançados de visão computacional da Tolveet, representam o futuro da digitalização de volumes de carga em setores como mineração e agregados. Embora o Lidar tenha pontos fortes, a flexibilidade, adaptabilidade e custo-benefício dos sistemas estéreo fazem deles a melhor escolha para ambientes desafiadores. Ao optar pelo Load Volume Scanner da Tolveet, você investe em uma solução comprovada, desenvolvida internamente, que fornece medições volumétricas precisas, mantendo-se prática e acessível. Nossa tecnologia está pronta para os desafios atuais e equipada para se adaptar e destacar no futuro.