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深色表面:回波弱,测量不稳定

深色塑料、橡胶、碳纤维、哑黑涂层,点云稀疏、噪声大,或完全没有数据

已公开实测 根因:低反射率 LUC-VISION™

现象

同一套参数,浅色件测得很好,换成黑色件后点云变得稀疏、噪声明显。加大曝光能改善,但浅色件随即过曝,同一料箱内深浅混装时尤其难以兼顾。

物理原因

哑黑表面的反射率可以低到百分之几,回波强度比浅色件低一到两个数量级。基于强度的方案(结构光、飞行时间)必须从这点微弱信号里提取特征,信噪比迅速恶化。

同时,深色材料常常伴随较强的次表面散射:光进入材料内部散射后再返回,返回位置与入射位置不重合,深度判定因此模糊。

现有方案怎么绕

  • 加大激光功率:受人眼安全等级限制,且引出下面"多机与人机共处"那一类新问题
  • 延长曝光:节拍变慢,且与浅色件冲突
  • 分区多次拍摄:混装料箱里难以事先分区

这不是我们的一家之言。结构光扫描仪厂商在自己的故障排查文档里也是这样描述的:深色表面吸收光线、削弱信号强度,给出的对策同样是喷哑光涂层(原文 “Dark surfaces absorb light, reducing signal strength”,出处)。

我们为什么不受这个限制

相干探测的信噪比不直接取决于回波的绝对强度。回波与本振光混频后,信号幅度正比于两者振幅之积。本振光的功率由我们自己决定,因而混频能有效放大微弱回波。通信与雷达领域长期采用相干接收,也是同一个理由。

实际效果是:深色与浅色件可以在同一组参数下一起采集,不需要分区或多次曝光。

实测

毛绒玩具的扫描件里既有高饱和染色区也有硬结构,可以看到两者在同一次采集中的表现。

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