シニアアプリケーションスペシャリストによる「技術トレンド情報」（第35回） 3Dセンシングコラム

「③ストラクチャードライト方式」には、複数のストライプや格子状のパターン光を利用するものがあります。その場合、カメラおよび対象物を静止させる必要がありますが、高精度な３D像を得ることができるため、成形品形状検査での利用や山澄み3Dピッキングで利用されています。

「④光切断方式」では、1ショット撮影で、1ライン分の深度情報を得ることができるため、対象物を水平方向に移動させるか、または、カメラを対象物上で移動させることが必要となりますが、逆に、対象物がベルトコンベア上を一定方向へ移動する状態であれば、リアルタイムに3D像を得ることができ、また、撮像分解能も、高高解像度であるため、高精度な３次元形状認識、形状検査で利用されています。ただし、一定方向への移動が条件となるため、自由な方向に移動するAGV、ドローンといった機器への取り付けには不向きとなります。

「⑤LiDAR方式」では、固定の高さで水平にレーザーを照射し、周囲をスキャンすることで、その高さにある対象物や構造物をとらえることができるため、①と同じく、自己位置推定技術、周辺環境マップの作成、障害物検知に利用されています。

「⑥レーザースキャナ方式」は、対象物およびカメラは固定した状態で使用する必要がありますが、長距離且つ高精度な3次元情報を得ることができるため、成形品の3次元情報の取得や比較的大きな構造物や建造物の3次元データ化により、現場空間の再現や、xR技術（VR,AR,MR）の3Dモデルとして利用されます。

今後、サービスロボットなどリッチな構成を実現するためには、2Dカラー撮像のために2Dカラーセンサを取り付け、遠距離用途のために3Dステレオセンサを取り付け、近距離でも面での奥行き情報を得るためにToFセンサも取り付け、カメラが移動中にどちらの方向を見ているか、移動を検知するためにジャイロ（IMU）および、自己位置推定機能（VisualSLAM機能）、さらに、AI処理で物体の認識や分類などを行うためにパワフルなパソコンとGPUボードを用意して構成を検討されることがあると思います。

今年2022年、これらすべての機能を搭載したロボティクス用の小型AIスマートカメラが、各社より、リリースされてきました。すべてのセンシング機能とAI機能を搭載したハイエンドカメラの登場です。

1例として、AIスマートカメラの世界シェアNo1のHMS社より、2Dカラーセンサ、3Dステレオセンサ、3DToFセンサ、ジャイロセンサ（9軸）に、AIプロセッサ搭載し、VisualSLAMようにカメラ1台1台キャリブレーションを実施いた形で、しかも、産業用カメラ1台にも満たないローコストなAIスマートカメラが、2022年6月にリリースされています。こちらのデバイスについては、次回以降で、まだ、ご紹介したいと思います。

今回は、3Dセンシングについて、その撮像方式をもとに、その特徴と用途についてご紹介いたしました。中でも、ToFセンシングについては、今後、高解像度化が進むとみられており、ローコストでありながら、1ショットで3D形状をとらえることができるため、対象物やカメラが移動中でも利用できるため、製造現場でのインダストリ領域の成形品検査はもちろん、自由移動するサービスロボットなどクロスインダストリ領域への活用も期待されています。

当社では、イメージング事業および、xR事業での取り組みの中で、お客さまのご要望に合わせ、3Dセンシングのデバイス選定から、その後の処理技術への対応、システム化やソリューションのご提案など幅広くお手伝いしております。2Dおよび3D処理をご検討の際は、是非、一度、お問合せください。