光學感測

  • 自然用戶界面的感應平台構建主要針對於用戶眼部和手部信息提取的開發。

    根據拍攝到的眼部圖像序列,我們可以獲知用戶注視方向、虹膜信息、眨眼頻率等與眼睛相關的信息。通過將所述提取的眼睛相關信息應用到HUD平台,當我們檢測到用戶處於一個不恰當的駕駛狀態時,困倦或注意力不集中時,我們可以給用戶發出相應的警告。通過將所述提取的眼睛相關信息應用到HMD平台,我們可以確定用戶身份登錄或進行網上支付。通過分析用戶凝視的方向,我們也可以判斷用戶的意向和注意力集中程度,進而可以應用在游戲開發或教育用途。

    根據感測到的手部和手指的圖像序列,我們可以確定用戶的手勢、姿勢和指尖所指向的方向。通過將所述提取的手部相關信息應用到HUD平台,駕駛者能夠通過簡單的手勢,如翻轉左/右,對HUD的界面進行控制。通過將手部相關信息應用到HMD平台,用戶可輕易地在控制界面進行輸入,並與顯示的虛擬對像進行交流。

     

    通過整合硬件處理平台及影像處理系統,眼部和手部的影像攝取能夠和外置光源同步及有效地處理,硬件平台把攝取的眼部和手部影像作出實時分析。系統整合使相關信息能更方便和有效地顯示在HUD或HMD的系統上。

    現實增強頭戴式顯示設備

  • 應科院研發的擴增實境頭戴式顯示設備利用具有感測功能的光學系統實現顯示和感測雙重功能。這種智能投影解決方案適用於多種不同視場角的可透視和不可透視虛擬顯示設備,包括小视场角的棱鏡顯示設備,大視場角的掌上型抬頭顯示設備等。由於此頭戴式顯示設備具有感測功能,手指虛擬觸控、瞳孔檢測追蹤和虹膜識別便能實現。同時,該顯示設備內置安卓系統,可以方便地連接到物聯網,實現包括室內導航在內的多種擴增實境功能。

    HMD的使用範例

     

    主要特徵:
    高解析度、高亮度的顯示解決方案,可應用於室內外多種現實增強設備,內嵌感測模塊,可實現虛擬觸控、臉部識別和眼部追蹤等功能。

    解析度 720P
    微型顯示設備 LCoS
    視場角 14° ~20°
    鏡片類型 可透視棱鏡

    內嵌感測功能的單眼顯示器

    小視場角頭戴式顯示設備

    解析度 1080P
    微型顯示設備 Dual LCoS
    視場角 60° ~80°
    鏡片類型 可透視鏡片

    現實增強型雙眼顯示設備

    大視場角頭戴式顯示設備

     

    激光全息二維顯示

  • 在車載抬頭顯示與大屏幕投影顯示應用中,尤其是戶外明亮環境下,高亮度、小尺寸的投影光機才能符合要求,所以激光投影顯示的開發必須要有新的突破,包括增加光學系統效率和減小體積重量以及成本。

    此外,針對激光投影顯示,包括傳統成像投影技術與光束掃描技術,如果要滿足商業化和市場認可度,便要達到以下若干點嚴格的要求:

    • 高分辨率
    • 高亮度
    • 低散斑
    • 人眼安全
    • 大景深以及寬投射角度

    應科院專注於開發激光全息二維顯示的光機設計和計算全息算法,以其獨特技術特性滿足上述所列各種要求。

    全息投影儀

    計算全息算法:


    主要特徵:

    • 基於相位型LCoS空間光調整器
    • 各種激光波長(紅,綠,藍,紫外)
    • 簡單光機結構
    • 高亮度
    • 高信噪比
    • 廣投射角,投射比<1.0
    • 尺寸:~80mmx60mmx25mm

    應用:

    投射在玻璃上的全息可透視顯示

    投射在牆上的紅綠藍三色全息投影

    全息投影在抬頭顯示設備的應用

    硅基液晶芯片

  • 傳統的硅基液晶芯片通過調節光幅度應用於投影顯示。通過選擇合適的液晶型號及調整輸入光的偏振方向,硅基液晶芯片也可用作純相位調制,實現一個動態衍射元件的功能。

    應科院的硅基液晶芯片可作爲一個光幅度調制器,具有高對比度,快速響應的特性,適用於頭戴顯示及擡頭顯示等應用。

    應科院的硅基液晶芯片也可作爲一個相位調制器,用以控制波的相位以作不同的應用,如高效全息頭戴顯示及抬頭顯示。


    主要特徵:
    • 硅基液晶幅度調制器:

    o 面板尺寸: 0.37”
    o 分辨率: 720p
    o 對比度: 1000:1
    o 幀頻率: 180Hz

    • 硅基液晶相位調制器:

    o 純相位調制
    o ≥2π 相位@633nm
    o 超小像素 4.5um
    o 高分辨率 1080p
    o 高衍射效率

    應用: 頭戴顯示、抬頭顯示及平面投影顯示

    用於工業機器人的三維隨機堆疊取放

  • 工業機器人技術早已被世界各地的工廠採用超過五十年以上。近年,隨著勞動人口的減少,工資的快速增長,以及消費電子類產品週期的縮短,巿場對優化智能化的工業機器人的需求與日俱增。採用智能化工業機器人能夠高效率地兼容於多個產品的生產中,使生產線更加靈活。三維機器人視覺技術為這一需求提供了解決方案。三維機器人視覺技術能夠提供仿人類的三維感知功能,包括三維圖像獲取及其三維物體識別能力。

    應科院正致力開發智能機器眼技術,使機器人具有高速高精度的三維感知功能。由此我們將開發出基於結構光的三維掃描技術。此技術可以廣泛的應用到隨機堆疊抓取、裝配、導航、人體掃描和三維打印等。同時應科院也致力於智能機器人大腦技術的開發,即三維物體識別算法,能夠引導機器人進行正確的抓取動作。

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    基於深度學習的缺陷分類

  • 應科院研發出一種新的缺陷分析方法,以深度學習和機器學習來做缺陷分類。該深度學習模型是專為工業應用而定制和優化的,它擁有精確的多尺度機制,從而可以為高精度檢測提供高精準的特徵提取功能。此外,該模型還有自主學習能力,並可以自適應地調整和調優模型以提升其表現。該深度網絡同樣為高速工業應用進行優化。例如,網絡平坦化技術減少了加速測試過程的網絡複雜度,滿足了產線上高單位時間產出(UPH)的需求。

    基於此技術,我們可以開發出令人驚嘆的工業應用。對高精度檢測來說,現有的檢測系統會遇到由生產線環境噪音所引起的誤檢測問題。該技術可以提取容易被忽略的複雜多模特徵,從而避免了誤檢測並使得性能得到了提升。

     

    我們提出的深度學習技術也可用作數據分析組件,對不同種類的缺陷做分類和數據統計。在我們的系統中,這些數據是實時處理的,而不是像現在的人工檢測那樣有時間的延遲。此外,經組織的數據會被應用於支持系統中,以改進製造過程中的生產週期。

    3D/2D缺陷自動化視覺檢測

  • 在製造領域,無論對於終端產品外觀還是模組功能來說,表面質量都是一項很重要的因素。以IPhone 代工廠為例,產品生產過程中超過30%的人力資源是用於產品的外觀檢測。這項開支每年高達40.8億人民幣。然而,目前中國每年的人工費用增長率高於10%,廉價勞動力的優勢已經一去不返。如何減少人工開支已經成為製造業的最緊急議題。採用智能圖像採集和先進圖像處理技術的自動視覺檢測系統,由於能有效取代工人,已成為一項高需求的產品。

    應科院正在開發適用於各種表面屬性的系統級智能在線表面缺陷視覺檢測技術平台。該項目團隊專注於如下具有專利保護的平台技術:(1)多層透明表面缺陷檢測技術;(2)彎曲透明表面缺陷檢測技術;以及(3)復合表面缺陷檢測技術。

    以上技術能被廣泛應用在消費電子的外觀缺陷檢測。而全世界的電子產品,有超過60%在中國生產製造。

     

    透明2D/3D玻璃外觀缺陷檢測:

    3D/2D Defect Inspection

    像蓋板玻璃、觸控面板以及LCD顯示器這類的透明表面,很容易會有缺陷。這些透明表面的外觀缺陷自動檢測是非常困難的,尤其是當某些透明表面是多層玻璃疊在一起的時候,情況更差。此外,當被檢測物體是2.5D或者3D形狀時,自動檢測也亦十分困難。

    應科院開發的視覺檢測系統採用單個或多個圖像採集設備,從透明表面上方或下方對被測物體進行多次圖像採集。這些特殊設計的圖像採集系統包括高分辨率16K 線掃相機鏡頭,以及獨特的高光效多角度光源系統。這些設計保證了所有的缺陷都能有很高的對比度以供後續圖像處理。這種圖像採集系統可以檢測劃痕劃傷、壓傷、崩邊、蝕刻不良、漏光和來料不良等各類常見的缺陷。

    應科院目前已經完成2D玻璃缺陷自動檢測系統。而2.5D和3D曲面玻璃的缺陷檢測系統則正在開發中。

    規格:

    檢測類型 OGS Cover glass (CG) Bare glass
    視場 3~7 inch 3~7 inch 3~7 inch
    瑕疵尺寸 >= 0.015mm >= 0.015mm >= 0.015mm
    系統分辨率 0.006mm 0.006mm 0.006mm
    檢測速度 < 6s/panel < 3.5s/panel < 2.5s/panel

     

    透明曲面瑕疵檢測: 

    微小的智能視覺設備如移動電話的攝像頭,監控攝像機,自動化安全設備,街道和自然景觀監控設備等等可使我們日常生活更便捷。它們可以是。因此,從事大規模生產的現代化企業對廉價塑料透鏡製造技術有著巨大的需求。應科院成功研發了針對移動設備和其他設備上小攝像頭的自動化檢測系統。該系統可被應用於生產過程中,用以自動識別有缺陷的樣品,以備進一步加工處理,亦可應用於缺陷數據統計和分類。缺陷樣品可能有划痕、氣泡、斑點、微粒、注塑成型偏差、塗層缺陷等等。

    全套自動化移動相機鏡頭檢測系統提供如下功能:

    • 排除人為因素的影響如自身狀況、主觀判斷以及潔淨區域被污染等等。
    • 直接採集和收集缺陷統計數據。
    • 序列化瑕疵數量警告。

     

     

    針對手機攝像頭的缺陷檢測和識別的實驗平台

     

    規格:

    最大直徑 8mm
    最小缺陷 < 10 um
    樣品檢測時間 <2 sec
    誤檢率 <1%
    漏檢率 <1%
    可重複性 >98%

     

     

     

     

     

     

     

    鏡頭樣品圖像

    三維機器視覺

  • 應科院的三維機器視覺系統(三維錫膏檢測3DSPI,三維自動光學檢測3DAOI)是採用數位投影技術開發的一種快速高精度三維視覺系統。該系統可以在SMT生產過程中高效地檢測缺陷,提升品質,降低誤判率。該系統的主要創新特點包括:(1)100%無陰影的多投影系統;(2)多頻調製相位;(3)快速多相位整合演算法。

    技術優勢

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    • 三維數位投影技術,客製化LCoS /DLP投影光
    • 全數字化條紋生成
    • 多頻率條紋調製
    • 高動態範圍圖像補償技術
    • 全球性、快速、高精度、大範圍

     

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    精確調製的高分辨率數字投影條紋,配合曝光時間的校準,完美克服引腳反光的盲點。

     

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    四投影多角度照射(AOI),以消除陰影區域。

     

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    高速高精度算法,高度信息覆蓋所有像素點,全板掃描協助檢測各類元件與引腳缺陷。

     

     

    產品指標

    SPI AOI
    FOV(單個視野)範圍  FOV Size 25mm x 20mm 60mm x 48mm
    高度監測範圍  Depth Range <800um <10mm
    高度檢測分辨率  Depth Resolution 0.37um 1.2um (<2mm), 6.3um (<10mm)
    高度檢測精度    Depth Accuracy +/- 2um +/-20um (<2mm), +/-100um (<10mm)
    投影頭分辨率 Projector Resolution 1280×1024 1280×1024
    對比度 Contrast 500:1 450:1
    亮度(ANSI流明) Brightness 20lm/5W 20lm/5W
    刷新頻率 Refresh Rate 180f/s 180f/s
    灰度曲綫 Gray Level               綫性灰度分佈(0-255) 綫性灰度分佈(0-255)
    投影頭長寬高 Projector Size 270cm x 146cm x 231cm 180cm x 110cm x 100cm