MEMS微振镜在3D视觉中的应用

据麦姆斯咨询报道，知微传感在MEMS微振镜领域有着十余载研发经验，并且积累了大量核心技术，在成立的近两年时间里可谓发展迅速、硕果累累。时隔一年，知微传感市场总监何伟先生专程携新品再次出席由麦姆斯咨询主办的『第二十四届“微言大义”研讨会：3D视觉技术及应用』，与众位专家和厂商共同分享这一年来的收获与心得。

静电驱动MEMS微振镜在3D视觉领域具备天然技术优势一开场，何伟先生为大家普及了微振镜在MEMS大家庭中的角色：“MEMS分为传感器和执行器，传感器大家都听得比较多，就是把环境信号转化为电信号的器件；而我们所做的微振镜属于执行器，执行器是把电信号转化成某种机械动作。即MEMS微振镜将电信号转化成镜面摆动，从而实现激光光束方向的偏转扫描。”

知微传感具有完全自主知识产权的静电驱动MEMS微振镜芯片

常见的MEMS微振镜驱动方式有四种：静电驱动、电磁驱动、电热驱动、压电驱动。其中静电驱动的MEMS微振镜在3D视觉领域有着天然的技术优势：它可以实现最小体积、最低功耗，工艺相对简单，可靠性和成品率高，同时成本也最低。何伟先生解释说：“MEMS微振镜主要市场是替代目前传统的机械电机，将体积做得非常小，功耗也降得非常低，提高系统可靠性，降低成本。”同时，何伟先生介绍：“知微传感在国内拥有成熟的4寸线代工研发渠道，芯片迭代速度在该领域遥遥领先，并且可以根据客户需求助其快速定制验证，一旦方案可行性确定，就转到6寸及8寸线进行量产工艺导入，实现更低成本、更大量的供给，帮助客户占领市场先机。”MEMS微振镜动态结构光方案优于传统DLP方案，瞄准工业级3D应用何伟先生首先帮我们梳理了3D视觉技术的分类，让我们可以清晰地看出MEMS微振镜方案所使用的技术。知微传感的3D相机方案利用了三角测距法中的时间编码，即为动态结构光编码方式，是目前可实现超高精度的3D测量方案之一，在无序分拣、工业测量、机械手引导等工业级3D视觉应用中更为准确且有效。

3D视觉技术的详细分类

传统3D扫描常用DLP方案，即为采用德州仪器（TI）的数字微镜阵列的数字光处理，来实现动态结构光的投射，这与基于MEMS微振镜的结构光有显著区别。何伟先生解释道：“这两种方案的共同特点是3D成像精度非常高，基于MEMS微振镜的3D成像精度可达到亚毫米级精度，最优实现0.2毫米。同时基于MEMS微振镜可实现无焦的结构光投射，实现大景深探测。而在一些人体建模场景下结合红外激光可以实现无感探测，在器件尺寸和成本上也具有显著优势。”

知微传感3D相机扫描的原始云点图

何伟先生详细讲解工业级的3D相机的应用场景。第一个典型的应用场景案例是“在物流仓储中对包裹进行尺寸测量。基于ToF技术的3D相机在深度方向测量有优势，精度可以达到5毫米，但是在XY方向分辨率只有640 x 480，显得不足。知微传感采用动态结构光的3D相机可以弥补这样的不足，可以实现更高的探测精度。在物流行业，我们的3D相机不仅仅可以做尺寸的测量，也可以实现货物的分拣等需求。”第二个应用案例则是“无序分拣，无序存放的物体，使用3D相机对其进行拍摄，实现对物体的定位。应用于机械臂做视觉引导，这是3D相机最主要的功能。”另外一个有趣的典型应用是“在制鞋机器人中，通过对鞋底的扫描，对鞋底边缘进行提取，引导机械臂对鞋底进行打粗和涂胶。”最后，何伟先生还介绍了第四种工业应用案例——插接件浮高检测：“目前我们一个汽车行业客户需要确认保险丝是不是接触良好，主要依靠保险丝的接插件高度是否在合理的设定范围内而判断。我们可以通过相机对整个保险盒进行拍摄，提取到保险丝的深度信息，实现判断。其精度需求在0.5毫米以内，这是目前ToF方案解决不了的。”布局混合固态激光雷达，令中国扫描芯拔得头筹！何伟先生认为“基于MEMS微振镜的混合固态激光雷达是实现激光雷达小型化和低成本化最有效的方式之一，也是被公认为商业路径最短的方式。”知微传感所推出的MEMS激光雷达核心扫描模组特点在于：将驱动、控制以及闭环反馈集成在一起，只要接电做好配置就可自动运行，用户完全不用操心如何让微振镜稳定工作，显著减少客户二次开发的工作量。何伟先生介绍“使用微型化和芯片化的MEMS扫描模组可以实现高帧率和中远距离的激光雷达，从而降低体积和成本。我们已有客户实现分辨率为0.05度，帧率为1.15kHz的激光雷达，，同时我们也可以根据客户实际需求进行定制工作，满足用户不同场景下激光雷达的性能需求。”最后，何伟先生还介绍了用MEMS微振镜完成的广角式接收混合固态激光雷达方案，并比较了英飞凌和LeddarTech的混合固态激光雷达方案。

知微传感的MEMS扫描模组特点

最后，何伟先生携合作伙伴深圳云智数据CEO戴毅和苏州镭图光电CEO朱俊发布了新品：Argus系列高精度3D相机以及激光雷达MEMS扫描模组，将研讨会上午场推向了高潮。会议当天，不少观众前往知微传感在研讨会同期展会上（Sensor China 2018）的展位与知微传感的工作人员进行了更深入的探讨。

知微传感举办新品发布会并在同期展会（Sensor China 2018）上演示产品