隨著移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)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(dòng)機(jī)器人對(duì)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(jī)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(dòng)機(jī)器人能夠更加清晰地感知周圍環(huán)境，從而實(shí)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(dòng)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(jiǎn)稱ifm）正憑借其先進(jìn)的3D ToF相機(jī)技術(shù)，在中國移動(dòng)機(jī)器人行業(yè)不斷生根。
深耕ToF 路線，賦予移動(dòng)機(jī)器人智慧之眼
當(dāng)前，3D視覺傳感器主要有雙目相機(jī)、結(jié)構(gòu)光相機(jī)及ToF相機(jī)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(cè)光脈沖的飛行（往返）時(shí)間來計(jì)算被測(cè)物體離相機(jī)的距離。
根據(jù)ifm復(fù)雜產(chǎn)品組負(fù)責(zé)人何正的介紹，ToF相機(jī)具有多重優(yōu)勢(shì)。首先，相較于雙目系統(tǒng)等技術(shù)，ToF相機(jī)對(duì)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(yùn)行，并能夠直接生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)，為后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供便利。其次，ToF相機(jī)對(duì)溫度變化不太敏感。可以在不同溫度環(huán)境下保持測(cè)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(jī)具有較強(qiáng)的抗光性。無論是在強(qiáng)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(yùn)作。
同時(shí)，何正也坦言，盡管ToF相機(jī)具有諸多優(yōu)勢(shì)，但也存在一些挑戰(zhàn)。例如，相較于其他技術(shù)，ToF相機(jī)的分辨率需要進(jìn)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(chǎng)拓展速度。因此，為了提高ToF相機(jī)的市場(chǎng)滲透率，ifm也一直在潛心鉆研。
一方面，ifm持續(xù)進(jìn)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(jī)在性能提升的同時(shí)，價(jià)格也會(huì)更加親民。ifm后續(xù)也會(huì)推出更加具有性價(jià)比的ToF相機(jī)產(chǎn)品。“就像手機(jī)的攝像頭一樣，隨著技術(shù)的進(jìn)步，手機(jī)攝像頭的像素在提升，但價(jià)格卻逐漸下降，這一趨勢(shì)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(jī)，ifm會(huì)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(chǎng)和客戶。
豐富產(chǎn)品矩陣，滿足多元化應(yīng)用場(chǎng)景
自2016年進(jìn)入移動(dòng)機(jī)器人行業(yè)以來，ifm一直致力于提供先進(jìn)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(dòng)機(jī)器人行業(yè)提供的3D ToF 相機(jī)，主要針對(duì)工業(yè)場(chǎng)景。
何正表示，由于工業(yè)場(chǎng)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(jī)來進(jìn)行導(dǎo)航的，因此ifm主要是針對(duì)工業(yè)級(jí)AMR開發(fā)避障應(yīng)用方案。隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人對(duì)避障的需求也越來越高，ifm 的3D探測(cè)系統(tǒng)會(huì)提供更多選擇。而對(duì)于目標(biāo)物的定位，ifm的3D ToF 相機(jī)速度更快，也更加高精度。
回顧ifm面向移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域推出的3D ToF 相機(jī)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(shí)別對(duì)接，ifm都可提供非常完善的3D感知方案，滿足不同場(chǎng)景下移動(dòng)機(jī)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(tái)，每一款產(chǎn)品都經(jīng)過精心設(shè)計(jì)和不斷優(yōu)化。
ifm面向移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域推出的3D ToF 相機(jī)產(chǎn)品系列
據(jù)何正介紹，O3R環(huán)境感知平臺(tái)絕不僅是一款普通的相機(jī)，它還具備一定的算力。其感光芯片由子公司PMD研發(fā)，在計(jì)算單元的算力方面，ifm與英偉達(dá)合作，為平臺(tái)提供強(qiáng)大的算力支持。
O3R攝像頭環(huán)境感知平臺(tái)
作為一種綜合性解決方案，O3R平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)AGV等移動(dòng)機(jī)器人的圖像和傳感器信息進(jìn)行集中的同步處理。它能夠簡(jiǎn)化攝像頭和傳感器的集成過程，實(shí)現(xiàn)可靠的互動(dòng)，從而有效實(shí)施防碰撞、導(dǎo)航和定位等相關(guān)功能。此外，O3R平臺(tái)還能夠?qū)o止物體進(jìn)行分析和尺寸測(cè)量，并通過多攝像頭進(jìn)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(jī)外，公司還在研發(fā)安全型激光雷達(dá)，目前該產(chǎn)品已開發(fā)了兩年，并計(jì)劃在2026年初推出。他還表示，ifm通常需要4年的時(shí)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(jìng)爭(zhēng)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(dòng)機(jī)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(gè)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(chǎng)景。舉例而言，如果客戶只需實(shí)現(xiàn)避障或?qū)Ш焦δ埽蛇x擇3D相機(jī)或激光雷達(dá)。如果客戶需要對(duì)貨物進(jìn)行識(shí)別，則可配備RFID識(shí)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(jī)器人快速準(zhǔn)確地識(shí)別所需貨物，提高作業(yè)效率。
ifm還推出了毫米波雷達(dá)產(chǎn)品，該產(chǎn)品可以彌補(bǔ)一些3D相機(jī)無法探測(cè)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(cè)，或者受到惡劣天氣干擾時(shí)，客戶可選擇裝備毫米波雷達(dá)來檢測(cè)障礙物，以確保移動(dòng)機(jī)器人的安全行駛。
針對(duì)移動(dòng)機(jī)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(duì)單點(diǎn)測(cè)距或超聲波探測(cè)等需求。在遇到透明玻璃場(chǎng)景或光學(xué)系統(tǒng)無法有效觀測(cè)的情況下，該方案可進(jìn)行單點(diǎn)的測(cè)距。何正指出，盡管這種情況也可以裝備3D相機(jī)，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(hào)‘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(duì)客戶的承諾。
作為一家德國企業(yè)，ifm自2005年進(jìn)駐中國以來，一直將中國視為重點(diǎn)市場(chǎng)。因此ifm也計(jì)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(jìng)爭(zhēng)加劇，一些機(jī)器人廠商也開始自行研發(fā)硬件相機(jī)。何正指出，這是市場(chǎng)的客觀規(guī)律，他對(duì)此持樂觀態(tài)度：“我們希望看到中國的機(jī)器人公司蓬勃發(fā)展，并且愿意嘗試自主研發(fā)相機(jī)。”
同時(shí)，何正也相信ifm依然會(huì)保持強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。“因?yàn)樽鳛橐患颐嫦蛉蚴袌?chǎng)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(chǎng)上會(huì)更具優(yōu)勢(shì)。”
結(jié)語：
面對(duì)3D視覺領(lǐng)域的激烈競(jìng)爭(zhēng)，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(gè)過程中，ifm將始終保持對(duì)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(jiān)定地向客戶提供高質(zhì)量的解決方案。未來，ifm會(huì)繼續(xù)將移動(dòng)機(jī)器人視為重點(diǎn)領(lǐng)域，并加大對(duì)這一領(lǐng)域的投入和研發(fā)。
深耕ToF 路線，賦予移動(dòng)機(jī)器人智慧之眼
當(dāng)前，3D視覺傳感器主要有雙目相機(jī)、結(jié)構(gòu)光相機(jī)及ToF相機(jī)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(cè)光脈沖的飛行（往返）時(shí)間來計(jì)算被測(cè)物體離相機(jī)的距離。
根據(jù)ifm復(fù)雜產(chǎn)品組負(fù)責(zé)人何正的介紹，ToF相機(jī)具有多重優(yōu)勢(shì)。首先，相較于雙目系統(tǒng)等技術(shù)，ToF相機(jī)對(duì)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(yùn)行，并能夠直接生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)，為后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供便利。其次，ToF相機(jī)對(duì)溫度變化不太敏感。可以在不同溫度環(huán)境下保持測(cè)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(jī)具有較強(qiáng)的抗光性。無論是在強(qiáng)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(yùn)作。
同時(shí)，何正也坦言，盡管ToF相機(jī)具有諸多優(yōu)勢(shì)，但也存在一些挑戰(zhàn)。例如，相較于其他技術(shù)，ToF相機(jī)的分辨率需要進(jìn)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(chǎng)拓展速度。因此，為了提高ToF相機(jī)的市場(chǎng)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(chǎng)景
自2016年進(jìn)入移動(dòng)機(jī)器人行業(yè)以來，ifm一直致力于提供先進(jìn)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(dòng)機(jī)器人行業(yè)提供的3D ToF 相機(jī)，主要針對(duì)工業(yè)場(chǎng)景。
何正表示，由于工業(yè)場(chǎng)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(jī)來進(jìn)行導(dǎo)航的，因此ifm主要是針對(duì)工業(yè)級(jí)AMR開發(fā)避障應(yīng)用方案。隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人對(duì)避障的需求也越來越高，ifm 的3D探測(cè)系統(tǒng)會(huì)提供更多選擇。而對(duì)于目標(biāo)物的定位，ifm的3D ToF 相機(jī)速度更快，也更加高精度。
回顧ifm面向移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域推出的3D ToF 相機(jī)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(shí)別對(duì)接，ifm都可提供非常完善的3D感知方案，滿足不同場(chǎng)景下移動(dòng)機(jī)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(tái)，每一款產(chǎn)品都經(jīng)過精心設(shè)計(jì)和不斷優(yōu)化。
據(jù)何正介紹，O3R環(huán)境感知平臺(tái)絕不僅是一款普通的相機(jī)，它還具備一定的算力。其感光芯片由子公司PMD研發(fā)，在計(jì)算單元的算力方面，ifm與英偉達(dá)合作，為平臺(tái)提供強(qiáng)大的算力支持。
O3R攝像頭環(huán)境感知平臺(tái)
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(dòng)機(jī)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(gè)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(chǎng)景。舉例而言，如果客戶只需實(shí)現(xiàn)避障或?qū)Ш焦δ埽蛇x擇3D相機(jī)或激光雷達(dá)。如果客戶需要對(duì)貨物進(jìn)行識(shí)別，則可配備RFID識(shí)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(jī)器人快速準(zhǔn)確地識(shí)別所需貨物，提高作業(yè)效率。
ifm還推出了毫米波雷達(dá)產(chǎn)品，該產(chǎn)品可以彌補(bǔ)一些3D相機(jī)無法探測(cè)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(cè)，或者受到惡劣天氣干擾時(shí)，客戶可選擇裝備毫米波雷達(dá)來檢測(cè)障礙物，以確保移動(dòng)機(jī)器人的安全行駛。
針對(duì)移動(dòng)機(jī)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(duì)單點(diǎn)測(cè)距或超聲波探測(cè)等需求。在遇到透明玻璃場(chǎng)景或光學(xué)系統(tǒng)無法有效觀測(cè)的情況下，該方案可進(jìn)行單點(diǎn)的測(cè)距。何正指出，盡管這種情況也可以裝備3D相機(jī)，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(hào)‘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(duì)客戶的承諾。
作為一家德國企業(yè)，ifm自2005年進(jìn)駐中國以來，一直將中國視為重點(diǎn)市場(chǎng)。因此ifm也計(jì)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(jìng)爭(zhēng)加劇，一些機(jī)器人廠商也開始自行研發(fā)硬件相機(jī)。何正指出，這是市場(chǎng)的客觀規(guī)律，他對(duì)此持樂觀態(tài)度：“我們希望看到中國的機(jī)器人公司蓬勃發(fā)展，并且愿意嘗試自主研發(fā)相機(jī)。”
同時(shí)，何正也相信ifm依然會(huì)保持強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。“因?yàn)樽鳛橐患颐嫦蛉蚴袌?chǎng)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(chǎng)上會(huì)更具優(yōu)勢(shì)。”
結(jié)語：
面對(duì)3D視覺領(lǐng)域的激烈競(jìng)爭(zhēng)，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(gè)過程中，ifm將始終保持對(duì)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(jiān)定地向客戶提供高質(zhì)量的解決方案。未來，ifm會(huì)繼續(xù)將移動(dòng)機(jī)器人視為重點(diǎn)領(lǐng)域，并加大對(duì)這一領(lǐng)域的投入和研發(fā)。
