隨著移動機器人的應(yīng)用場景日益復(fù)雜，傳統(tǒng)的二維視覺感知技術(shù)已難以滿足移動機器人對環(huán)境感知的更高要求。
3D視覺感知技術(shù)的出現(xiàn)，如同為機器人裝上了一雙“慧眼”。與傳統(tǒng)的二維視覺技術(shù)相比，3D視覺感知能夠獲取物體的深度信息，構(gòu)建更加豐富、立體的世界模型。使得移動機器人能夠更加清晰地感知周圍環(huán)境，從而實現(xiàn)更智能的導(dǎo)航、避障、抓取和操作等功能。
作為工業(yè)自動化領(lǐng)域電子傳感器的領(lǐng)先制造商之一，ifm易福門（以下簡稱ifm）正憑借其先進的3D ToF相機技術(shù)，在中國移動機器人行業(yè)不斷生根。
深耕ToF 路線，賦予移動機器人智慧之眼
當(dāng)前，3D視覺傳感器主要有雙目相機、結(jié)構(gòu)光相機及ToF相機三種技術(shù)路線。其中，ifm長期深耕ToF路線。其子公司PMD是ToF芯片的發(fā)明者，在此方面擁有深厚的技術(shù)積累。
ToF技術(shù)的工作原理是采用紅外光源發(fā)射高頻光脈沖到物體上，然后接收從物體反射回去的光脈沖，通過探測光脈沖的飛行（往返）時間來計算被測物體離相機的距離。
根據(jù)ifm復(fù)雜產(chǎn)品組負責(zé)人何正的介紹，ToF相機具有多重優(yōu)勢。首先，相較于雙目系統(tǒng)等技術(shù)，ToF相機對算力的要求較低，處理圖像更為高效，能夠在有限硬件條件下運行，并能夠直接生成點云數(shù)據(jù)，為后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供便利。其次，ToF相機對溫度變化不太敏感。可以在不同溫度環(huán)境下保持測量精度，這種穩(wěn)定性使得其能夠適用于各種工業(yè)和戶外環(huán)境。此外，ToF相機具有較強的抗光性。無論是在強烈的陽光下，還是在缺乏外部光源的環(huán)境下，都能夠正常運作。
同時，何正也坦言，盡管ToF相機具有諸多優(yōu)勢，但也存在一些挑戰(zhàn)。例如，相較于其他技術(shù)，ToF相機的分辨率需要進一步提升，且成本普遍偏高。而這也在一定程度上限制了其市場拓展速度。因此，為了提高ToF相機的市場滲透率，ifm也一直在潛心鉆研。
一方面，ifm持續(xù)進行相關(guān)技術(shù)研發(fā)以降低成本。何正表示，隨著ToF芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，3D相機在性能提升的同時，價格也會更加親民。ifm后續(xù)也會推出更加具有性價比的ToF相機產(chǎn)品。“就像手機的攝像頭一樣，隨著技術(shù)的進步，手機攝像頭的像素在提升，但價格卻逐漸下降，這一趨勢也同樣存在于工業(yè)界。”
另一方面，ifm一直與客戶保持密切聯(lián)系，深入了解客戶的需求。舉例來說，有些客戶需要在極低溫環(huán)境下使用相機，ifm會為這些有特殊要求的客戶提供合適的產(chǎn)品，甚至是提供定制化的量產(chǎn)產(chǎn)品，以更好地服務(wù)市場和客戶。
豐富產(chǎn)品矩陣，滿足多元化應(yīng)用場景
自2016年進入移動機器人行業(yè)以來，ifm一直致力于提供先進的感知系統(tǒng)解決方案，不斷推出新產(chǎn)品。當(dāng)前，ifm為移動機器人行業(yè)提供的3D ToF 相機，主要針對工業(yè)場景。
何正表示，由于工業(yè)場景的空間普遍比較開闊，所以目前市面上還沒有使用純3D相機來進行導(dǎo)航的，因此ifm主要是針對工業(yè)級AMR開發(fā)避障應(yīng)用方案。隨著機器人技術(shù)的不斷發(fā)展，機器人對避障的需求也越來越高，ifm 的3D探測系統(tǒng)會提供更多選擇。而對于目標(biāo)物的定位，ifm的3D ToF 相機速度更快，也更加高精度。
回顧ifm面向移動機器人領(lǐng)域推出的3D ToF 相機產(chǎn)品系列，無論是室內(nèi)還是室外，避障導(dǎo)航還是末端識別對接，ifm都可提供非常完善的3D感知方案，滿足不同場景下移動機器人的需求。從2016年的O3D，到2017年的O3X，再到后來的O3M，以及2023年發(fā)布的O3R環(huán)境感知平臺，每一款產(chǎn)品都經(jīng)過精心設(shè)計和不斷優(yōu)化。
ifm面向移動機器人領(lǐng)域推出的3D ToF 相機產(chǎn)品系列
據(jù)何正介紹，O3R環(huán)境感知平臺絕不僅是一款普通的相機，它還具備一定的算力。其感光芯片由子公司PMD研發(fā)，在計算單元的算力方面，ifm與英偉達合作，為平臺提供強大的算力支持。
O3R攝像頭環(huán)境感知平臺
作為一種綜合性解決方案，O3R平臺可以實現(xiàn)對AGV等移動機器人的圖像和傳感器信息進行集中的同步處理。它能夠簡化攝像頭和傳感器的集成過程，實現(xiàn)可靠的互動，從而有效實施防碰撞、導(dǎo)航和定位等相關(guān)功能。此外，O3R平臺還能夠?qū)o止物體進行分析和尺寸測量，并通過多攝像頭進行更加高效的處理。
何正透露，ifm在今年年底還將推出全新的O3P系列產(chǎn)品。而除了相機外，公司還在研發(fā)安全型激光雷達，目前該產(chǎn)品已開發(fā)了兩年，并計劃在2026年初推出。他還表示，ifm通常需要4年的時間來開發(fā)一款新產(chǎn)品。盡管開發(fā)節(jié)奏較為緩慢，但所推出的產(chǎn)品非常具有競爭力。
貼近客戶需求，提供高質(zhì)量解決方案
從一家小型傳感器制造商，到擁有大量產(chǎn)品組合的“隱形冠軍”，ifm的成功秘訣在于始終貼近客戶需求。Ifm擁有豐富的傳感器產(chǎn)品系列，可以為移動機器人領(lǐng)域的客戶提供多樣化的選擇。不僅如此，ifm還注重為客戶提供定制化解決方案，滿足其個性化需求。
何正表示，ifm的解決方案完全取決于客戶的需求和應(yīng)用場景。舉例而言，如果客戶只需實現(xiàn)避障或?qū)Ш焦δ埽蛇x擇3D相機或激光雷達。如果客戶需要對貨物進行識別，則可配備RFID識別系統(tǒng)，通過讀取托盤上的標(biāo)簽信息，該系統(tǒng)可以幫助機器人快速準(zhǔn)確地識別所需貨物，提高作業(yè)效率。
ifm還推出了毫米波雷達產(chǎn)品，該產(chǎn)品可以彌補一些3D相機無法探測的情況。例如，在某些光照條件下或特定材質(zhì)表面上的探測，或者受到惡劣天氣干擾時，客戶可選擇裝備毫米波雷達來檢測障礙物，以確保移動機器人的安全行駛。
針對移動機器人，ifm還提供基于Io-link總線模塊的傳感器方案，滿足客戶對單點測距或超聲波探測等需求。在遇到透明玻璃場景或光學(xué)系統(tǒng)無法有效觀測的情況下，該方案可進行單點的測距。何正指出，盡管這種情況也可以裝備3D相機，但如果客戶只需要低成本的方案，ifm也完全可以提供這樣的選擇。
“正如ifm的口號‘ifm-close to you’，我們所做的一切都是基于客戶的需求。”何正表示。“close to you”是ifm貼近客戶、服務(wù)客戶的理念，也是對客戶的承諾。
作為一家德國企業(yè)，ifm自2005年進駐中國以來，一直將中國視為重點市場。因此ifm也計劃未來在中國建立工廠。這一決定也是為了更好地靠近客戶，ifm希望能夠充分利用中國的供應(yīng)鏈資源，以降低生產(chǎn)成本，并更好地滿足客戶需求。
近年來，3D視覺領(lǐng)域競爭加劇，一些機器人廠商也開始自行研發(fā)硬件相機。何正指出，這是市場的客觀規(guī)律，他對此持樂觀態(tài)度：“我們希望看到中國的機器人公司蓬勃發(fā)展，并且愿意嘗試自主研發(fā)相機。”
同時，何正也相信ifm依然會保持強大的競爭優(yōu)勢。“因為作為一家面向全球市場的傳感器企業(yè)，我們擁有更大的產(chǎn)量和更低的制造成本，因此我們的產(chǎn)品在市場上會更具優(yōu)勢。”
結(jié)語：
面對3D視覺領(lǐng)域的激烈競爭，ifm深知技術(shù)的迭代與創(chuàng)新是行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。在這個過程中，ifm將始終保持對新技術(shù)的開放態(tài)度，積極吸納全球范圍內(nèi)的創(chuàng)新理念和技術(shù)成果，并堅定地向客戶提供高質(zhì)量的解決方案。未來，ifm會繼續(xù)將移動機器人視為重點領(lǐng)域，并加大對這一領(lǐng)域的投入和研發(fā)。
深耕ToF 路線，賦予移動機器人智慧之眼
當(dāng)前，3D視覺傳感器主要有雙目相機、結(jié)構(gòu)光相機及ToF相機三種技術(shù)路線。其中，ifm長期深耕ToF路線。其子公司PMD是ToF芯片的發(fā)明者，在此方面擁有深厚的技術(shù)積累。
ToF技術(shù)的工作原理是采用紅外光源發(fā)射高頻光脈沖到物體上，然后接收從物體反射回去的光脈沖，通過探測光脈沖的飛行（往返）時間來計算被測物體離相機的距離。
根據(jù)ifm復(fù)雜產(chǎn)品組負責(zé)人何正的介紹，ToF相機具有多重優(yōu)勢。首先，相較于雙目系統(tǒng)等技術(shù)，ToF相機對算力的要求較低，處理圖像更為高效，能夠在有限硬件條件下運行，并能夠直接生成點云數(shù)據(jù)，為后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供便利。其次，ToF相機對溫度變化不太敏感。可以在不同溫度環(huán)境下保持測量精度，這種穩(wěn)定性使得其能夠適用于各種工業(yè)和戶外環(huán)境。此外，ToF相機具有較強的抗光性。無論是在強烈的陽光下，還是在缺乏外部光源的環(huán)境下，都能夠正常運作。
同時，何正也坦言，盡管ToF相機具有諸多優(yōu)勢，但也存在一些挑戰(zhàn)。例如，相較于其他技術(shù)，ToF相機的分辨率需要進一步提升，且成本普遍偏高。而這也在一定程度上限制了其市場拓展速度。因此，為了提高ToF相機的市場滲透率，ifm也一直在潛心鉆研。
豐富產(chǎn)品矩陣，滿足多元化應(yīng)用場景
自2016年進入移動機器人行業(yè)以來，ifm一直致力于提供先進的感知系統(tǒng)解決方案，不斷推出新產(chǎn)品。當(dāng)前，ifm為移動機器人行業(yè)提供的3D ToF 相機，主要針對工業(yè)場景。
何正表示，由于工業(yè)場景的空間普遍比較開闊，所以目前市面上還沒有使用純3D相機來進行導(dǎo)航的，因此ifm主要是針對工業(yè)級AMR開發(fā)避障應(yīng)用方案。隨著機器人技術(shù)的不斷發(fā)展，機器人對避障的需求也越來越高，ifm 的3D探測系統(tǒng)會提供更多選擇。而對于目標(biāo)物的定位，ifm的3D ToF 相機速度更快，也更加高精度。
回顧ifm面向移動機器人領(lǐng)域推出的3D ToF 相機產(chǎn)品系列，無論是室內(nèi)還是室外，避障導(dǎo)航還是末端識別對接，ifm都可提供非常完善的3D感知方案，滿足不同場景下移動機器人的需求。從2016年的O3D，到2017年的O3X，再到后來的O3M，以及2023年發(fā)布的O3R環(huán)境感知平臺，每一款產(chǎn)品都經(jīng)過精心設(shè)計和不斷優(yōu)化。
據(jù)何正介紹，O3R環(huán)境感知平臺絕不僅是一款普通的相機，它還具備一定的算力。其感光芯片由子公司PMD研發(fā)，在計算單元的算力方面，ifm與英偉達合作，為平臺提供強大的算力支持。
O3R攝像頭環(huán)境感知平臺
貼近客戶需求，提供高質(zhì)量解決方案
從一家小型傳感器制造商，到擁有大量產(chǎn)品組合的“隱形冠軍”，ifm的成功秘訣在于始終貼近客戶需求。Ifm擁有豐富的傳感器產(chǎn)品系列，可以為移動機器人領(lǐng)域的客戶提供多樣化的選擇。不僅如此，ifm還注重為客戶提供定制化解決方案，滿足其個性化需求。
何正表示，ifm的解決方案完全取決于客戶的需求和應(yīng)用場景。舉例而言，如果客戶只需實現(xiàn)避障或?qū)Ш焦δ埽蛇x擇3D相機或激光雷達。如果客戶需要對貨物進行識別，則可配備RFID識別系統(tǒng)，通過讀取托盤上的標(biāo)簽信息，該系統(tǒng)可以幫助機器人快速準(zhǔn)確地識別所需貨物，提高作業(yè)效率。
ifm還推出了毫米波雷達產(chǎn)品，該產(chǎn)品可以彌補一些3D相機無法探測的情況。例如，在某些光照條件下或特定材質(zhì)表面上的探測，或者受到惡劣天氣干擾時，客戶可選擇裝備毫米波雷達來檢測障礙物，以確保移動機器人的安全行駛。
針對移動機器人，ifm還提供基于Io-link總線模塊的傳感器方案，滿足客戶對單點測距或超聲波探測等需求。在遇到透明玻璃場景或光學(xué)系統(tǒng)無法有效觀測的情況下，該方案可進行單點的測距。何正指出，盡管這種情況也可以裝備3D相機，但如果客戶只需要低成本的方案，ifm也完全可以提供這樣的選擇。
“正如ifm的口號‘ifm-close to you’，我們所做的一切都是基于客戶的需求。”何正表示。“close to you”是ifm貼近客戶、服務(wù)客戶的理念，也是對客戶的承諾。
作為一家德國企業(yè)，ifm自2005年進駐中國以來，一直將中國視為重點市場。因此ifm也計劃未來在中國建立工廠。這一決定也是為了更好地靠近客戶，ifm希望能夠充分利用中國的供應(yīng)鏈資源，以降低生產(chǎn)成本，并更好地滿足客戶需求。
近年來，3D視覺領(lǐng)域競爭加劇，一些機器人廠商也開始自行研發(fā)硬件相機。何正指出，這是市場的客觀規(guī)律，他對此持樂觀態(tài)度：“我們希望看到中國的機器人公司蓬勃發(fā)展，并且愿意嘗試自主研發(fā)相機。”
同時，何正也相信ifm依然會保持強大的競爭優(yōu)勢。“因為作為一家面向全球市場的傳感器企業(yè)，我們擁有更大的產(chǎn)量和更低的制造成本，因此我們的產(chǎn)品在市場上會更具優(yōu)勢。”
結(jié)語：
面對3D視覺領(lǐng)域的激烈競爭，ifm深知技術(shù)的迭代與創(chuàng)新是行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。在這個過程中，ifm將始終保持對新技術(shù)的開放態(tài)度，積極吸納全球范圍內(nèi)的創(chuàng)新理念和技術(shù)成果，并堅定地向客戶提供高質(zhì)量的解決方案。未來，ifm會繼續(xù)將移動機器人視為重點領(lǐng)域，并加大對這一領(lǐng)域的投入和研發(fā)。
