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#智慧工廠 #機器視覺 #結構光 #數位微鏡器件DMD

【下手精準，進場俐落】

在工業環境中，每天需要處理不同形狀、尺寸、材料和光學特性 (如：反射比、吸收等) 的零件。這些零件必須以特定的方向挑選和放置，然後進行加工——將這些零件隨機從存放的環境 (容器或其他) 中自動挑選並放置的活動通常被稱為「箱揀」，這對機器人末端執行器 (一種連接到機械臂末端的設備) 構成挑戰。它需要準確地知道要抓取物體的 3D 位置、尺寸及其方向。

為了做到在箱子外壁和箱內其他物體周圍準確導航，機器人的機器視覺系統除了需要獲取 2D 相機資訊外，還需要獲取深度資訊。對於箱揀來說，捕獲物體 3D 影像的難題可以由結構光技術解決。基於結構光技術的 3D 掃描器／相機透過將一系列圖案投射到被掃描的物體上，並用相機或感測器來捕獲圖案失真。然後以三角剖分演算法計算資料並輸出 3D 點雲，再由影像處理軟體計算物體位置和機械臂的最佳進場路線。

DLP 技術透過安裝在半導體晶片頂部的微鏡矩陣 (也稱為數位微鏡器件，DMD) 提供高速圖案投射能力。DMD 上的每個圖元表示投影圖像中的一個圖元，並允許圖元精確圖像投影。將由 DLP 驅動的結構光技術用於箱揀之優勢包括：抗環境光照能力強、無活動部件、即時 3D 圖像採集、投影圖案的高對比和高解析度、適用於物體參數以及加快開發時間等。儘管機器人提供較高的重複性，但在非結構化環境中，箱揀需要精確性。

因為在這種環境下，每次從儲存箱中取出一個物體時，所揀選的物體的位置和方向都會發生變化。成功應對這一挑戰需要可靠的製程——從機器視覺到計算軟體，再到機器人的靈巧性和抓取器。使所有東西協同工作可能耗時甚久，而 DLP 技術評估模組能將結構光快速植入機器視覺工作流程。如此一來，機械臂可「看到」物體並計算出最佳進場路線，使其避開非結構化和不斷變化的環境障礙物，進而從箱中挑選出物體。

延伸閱讀：
《利用 TI DLP 技術驅動結構光系統實現箱揀精度》
http://compotechasia.com/a/tech_application/2019/1209/43535.html

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#智慧家庭 #投影顯示 #微機電MEMS #數位光源處理DLP #數位微型反射鏡元件DMD #語音遠端控制 #Bluetooth #ZigBee #RF4CE #Wi-Fi #片上物聯網Internet- on-a-chip

【數位投影「按需」顯示＋語音遠端控制，智慧操控居家設備】

在家電大廠宣示將「電視」作為智慧家庭核心的同時，不禁讓人思考：所謂的「顯示」(Display)，一定只能依託在有形螢幕上？其實，投影技術亦能被應用於智慧廚房中，例如，直接將食譜投射在流理台，或是將正在烹飪的訊息投射在烤箱／微波爐既有玻璃面板上，不僅可節省安裝有形螢幕的空間，又能防水、防污。將投影技術整合至智慧家庭，可取代按鈕、LCD 面板或平板，讓居家環境變得更加智慧化、更具互動性並提供「隨選即用」服務。

基於微機電 (MEMS) 元件的「數位光源處理」(DLP) 技術，是重要觸媒。承襲數位微型反射鏡元件 (DMD) 發展而來的 DLP 技術，能接收數位影像，產生一系列數位光脈衝訊號。這些光脈衝訊號進入眼睛後，人類的眼睛會將它解譯為彩色類比影像；只要將 DMD 與適當光源、投影光學系統結合，反射鏡就會把入射光反射進入或移開投影鏡頭的透光孔，利用二位元脈衝寬度調變得到灰階效果；若使用固定式或旋轉式彩色濾鏡搭配一顆或三顆 DMD 晶片，具彩色顯示效果。

DLP 還有一個最吸睛的特點是：可在任意表面、以任意形狀「按需」顯示——權衡最佳功率與亮度表現做進階光學控制，正逐漸向工業、汽車、醫療及消費等「嵌入式光學感測」市場滲透，較知名的案例有：用於物質或食安檢測的光譜儀、3D 機器視覺、3D 印表機及血管顯像儀。DLP 技術除了為家裡增加美感外——例如，將燈泡和嵌入式投影安裝至標準燈座、分享行動裝置內容；將不同風格的影像投射至牆上／天花板當作裝飾、變換調和居家氣氛。

運用「超短焦投影」技術可提供「即時互動式控制台」人性化介面，方便監控操作、配置智慧家居設備或執行「點播」功能，加速上手。就中樞控制而言，無螢幕顯示 (screenless display) 未嘗不是一個好選擇。若將 DLP 與無線技術、行動作業系統連結，就可擺脫固定螢幕或顯示載具限制；無論是辦公室或居家牆壁、桌面、廚房工作台、臥室天花板，甚至車庫大門，隨處都可作為控制中樞，可與紅外線 (IR)、飛行時間 (ToF) 測距、超音波、手勢辨識等多種異質介面妥善相容。

智慧家庭的驅動因素和需求度存在很強的地域性，而物聯網正是串聯這些應用的必要基石。有廠商提出「片上物聯網」(Internet- on-a-chip) 概念，將互聯網與Wi-Fi 局網集於一身，用戶可取得快速連接、雲端支援和安全協定；經由應用程式或多配置選項，能為 WPS 和 AP 模式的網路瀏覽器，輕鬆而安全地完成 Wi-Fi 連接；加上各種套件和軟體工具、參考設計、範例應用、開發文檔和社群支援，以及低成本評估套件和插入式模組 MCU 生態系統相助，即使不具連網產品開發經驗的工程師，也能從事嵌入式 IoT 簡易開發。

延伸閱讀：
《TI：無螢幕投影，任何角落都可以是控制中樞》
http://compotechasia.com/a/____/2017/0219/34687.html
(點擊內文標題即可閱讀全文)

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【超乎想像的數位光源應用】

DLP (數位光源處理) 是運用微機電 (MEMS)——數位微型反射鏡元件 (Digital Micromirror Device, DMD) 的數位投影／顯示技術，能接受數位視訊、產生一系列的數位光脈衝；當這些光脈衝進入眼睛後，會解譯成彩色類比影像。第一批以 DLP 「光學引擎」為基礎的投影機在 1996 年初進入市場，爾後為拓展應用範圍並方便製造商做產品差異化，該技術的創始者德州儀器 (TI) 改以「晶片套件」形式供貨，包含 DMD 和必要支援功能。

如今，TI DLP Pico 微投影顯示技術的產品應用範圍涵蓋穿戴式顯示器、微投影機、3D 列印機、車載資通訊裝置——車用抬頭顯示器 (HUD)、先進駕駛輔助系統 (ADAS)，以及物質辨識——利用近紅外線 (NIR) 分析精準偵測不同材質的各種「指紋」和光譜特徵；與微控制器 (MCU) 結合使用，可透過通訊網絡連結雲端資料庫即時分析食物、農業、藥品與石油化學的成分。另 DLP 微型投影支援高畫質顯示、高填充係數 (Fill Factor)、高對比和低延遲速度的特性，能為 VR/AR 與 4K 顯示的使用者創造良好體驗。

延伸閱讀：
《德州儀器展示 DLP 創新工業與影像顯示解決方案》
http://compotechasia.com/a/celue___/2016/0614/32237.html
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