Introducción
Los sistemas de visión 2D y 3D se agrupan bajo el término de visión artificial. Su origen se remonta a los años 60 con la creación de la primera cámara CCD. Poco a poco, los avances tecnológicos y científicos dieron lugar a los primeros sistemas de visión 2D. En los años 80, los líderes del sector empezaron a desarrollar intrincados sistemas de visión 3D. Sin embargo, resultaban demasiado caros para su uso generalizado.
Hoy en día, los sistemas de visión 2D y 3D forman parte integral de la fabricación, la automatización y la Industria 4.0. Antes, los sensores fotoeléctricos ayudaban a automatizar las máquinas. Sin embargo, solo eran adecuados para robots ciegos que realizaban tareas repetitivas. La visión 2D y 3D permite a las máquinas realizar acciones que antes se consideraban imposibles. Por esta razón, varias industrias están abandonando progresivamente los sensores fotoeléctricos. Pero, ¿cómo puede alguien que empieza en esta industria saber qué sistema de visión es el adecuado para él?
¿Qué es un sistema de visión 2D?
Un sistema de visión 2D captura la imagen de un objeto y la representa en un plano bidimensional. Sólo mide distancias en las coordenadas x e y, lo que significa que sólo puede calcular la longitud y la anchura de un objeto. Los sistemas de visión 2D realizan varias tareas de fabricación. Destacan en tareas de escaneado como el reconocimiento de objetos y la inspección de superficies. Además, los sistemas de visión 2D aceleran las líneas de producción con la lectura de códigos de barras y la detección de artículos.
Dado que los sistemas de visión 2D existen desde hace mucho tiempo, son fiables, eficaces y baratos. Muchas fábricas se han beneficiado de los sistemas de visión 2D y han construido sus líneas de producción en torno a ellos. Sin embargo, uno de los principales inconvenientes de los sistemas de visión 2D es que no pueden percibir la profundidad de un objeto. Por lo tanto, son inadecuados para mediciones 3D precisas. Tampoco pueden realizar tareas como el análisis volumétrico y los trabajos de recoger y colocar.
La evolución de la visión 3D ha superado estos retos. La visión 3D representa una nueva generación de visión artificial que puede llevar la automatización de la industria a un nuevo nivel.
¿Qué es un sistema de visión 3D?
Un sistema de visión 3D puede medir todos los atributos tridimensionales de un objeto. Utiliza cámaras y técnicas fotogramétricas para crear un modelo 3D. Genera una nube de puntos que asigna cada coordenada a un punto del exterior del objeto. Las herramientas de software analizan este mapeado 3D para medir las dimensiones del objeto.
Los sistemas de visión 3D utilizan cuatro técnicas principales: luz estructurada, tiempo de vuelo, visión estereoscópica y triangulación láser. Estos métodos utilizan diferentes herramientas y configuraciones para recopilar información para un modelo 3D. La visión artificial 3D permite la automatización a un nuevo nivel en comparación con la visión 2D. Mientras que antes los robots se limitaban a tareas repetitivas, ahora pueden realizar trabajos complejos en entornos variables.
Los sistemas de visión 3D se utilizan en las fábricas para limitar la intervención humana, aumentar la eficacia y la productividad y garantizar la seguridad de los operarios. Realizan mediciones precisas, análisis de formas, guiado de robots, operaciones de pick-and-place, bin-picking y verificación de ensamblajes.
Diferencias entre los sistemas de visión 2D y 3D
La tecnología de visión artificial experimenta un rápido crecimiento e innovación cada año. Aunque pueda parecer que la visión 3D sustituirá a la 2D, no es así. Comparando estos atributos, comprenderemos mejor lo que esto significa,
| Sistema de visión 2D | Sistema de visión 3D | |
| Capacidad de medición | Puede medir la longitud y la anchura de un objeto. También puede realizar análisis de área. La medición depende de la observación del contraste y de las desviaciones de la superficie. La medición puede verse afectada por la falta de iluminación o las superficies irregulares. | Puede medir la longitud, la anchura y la profundidad. Es capaz de realizar análisis volumétricos. La herramienta de simulación crea una representación de nube de puntos del objeto. El software y las herramientas de IA toman medidas a partir de esta representación. No le afectan las incoherencias del entorno. |
| Exactitud y precisión | Proporciona una buena exactitud y precisión en entornos controlados. El rendimiento puede verse afectado por las condiciones de iluminación. Si el objeto es brillante y carece de contraste, los sistemas de visión 2D pueden tener dificultades para reconocerlos. | Son excepcionalmente exactos y precisos. Los sistemas de visión 3D son capaces de modelar las dimensiones de un objeto. Son capaces de funcionar bien en situaciones de poca luz y bajo contraste. |
| Velocidad de inspección | Tienen una mayor velocidad de inspección. Son adecuadas para analizar objetos en cadenas de montaje y en entornos de producción rápida. | La inspección en 3D es un proceso que requiere mucho tiempo. Mapear y crear un modelo 3D es caro desde el punto de vista informático. |
| Salida y análisis de datos | Las máquinas de visión 2D generan una vista en planta del objeto en los planos x e y. Comparando el contraste en diferentes secciones de la imagen, se definen los contornos. Las mediciones se realizan en un plano 2D. | Las máquinas de visión 3D producen una representación de nube de puntos del objeto que lo mapea en un sistema de coordenadas. Cada punto se representa en el sistema de coordenadas tridimensional. La medición se realiza en los ejes x, y y z. |
| Consideraciones económicas | La visión 2D es barata y fácil de instalar. Utiliza equipos de hardware y software sencillos. | La visión 3D es cara y compleja de configurar. Las sofisticadas herramientas de simulación de hardware y software aumentan el precio de los sistemas de visión 3D. |
| Facilidad de uso y requisitos de formación | La visión 2D es relativamente fácil de utilizar. El tiempo de formación de los operarios es corto. El equipo es sencillo y fácil de usar. | Los sistemas de visión 3D son complejos y requieren una formación exhaustiva del operador. Los equipos pueden ser diversos y difíciles de usar. |
Preguntas frecuentes sobre los sistemas de visión 2D y 3D
¿Cuáles son las ventajas de los sistemas de visión 2D y 3D?
La adopción de sistemas de visión 2D y 3D ha revolucionado la industria manufacturera. Los sistemas de visión 2D permiten que las máquinas realicen ciertas tareas repetitivas como el control de calidad, la detección de defectos y la lectura de códigos de barras. Los sistemas de visión 3D permiten a los robots tomar decisiones autónomas y realizar tareas de alta complejidad, como el pick-and-drop, la inspección 3D y la medición volumétrica. En general, los sistemas de visión 2D y 3D han mejorado la eficiencia y la productividad de las fábricas, al tiempo que han reducido los costes de mano de obra y los residuos.
Sistema de visión 2D o sistema de visión 3D, ¿cuál debo elegir?
Aunque pueda parecer que los sistemas de visión tridimensional van a copar el mercado, no es cierto. Tanto los sistemas de visión 2D como 3D destacan en diferentes áreas y seguirán siendo relevantes para los fabricantes. Algunas cosas que hay que tener en cuenta al comprar un sistema de visión son:
- Los sistemas de visión 2D destacan en tareas de baja complejidad y alta velocidad. Son muy adecuados para la lectura de códigos de barras, la comprobación de etiquetas, la inspección de calidad y la supervisión de cintas transportadoras.
- Los sistemas de visión 3D son muy precisos y exactos. Destacan por proporcionar un mayor nivel de automatización en aplicaciones como la impresión 3D, el guiado robótico, la recogida de contenedores y la medición volumétrica.
- En entornos dinámicos y con poca luz, los sistemas de visión 2D no funcionan bien.
- Los factores ambientales no afectan al rendimiento de los sistemas de visión 3D.
- Los sistemas de visión 2D son más baratos de adquirir. Son más fáciles de instalar y actualizar, ya que su uso está muy extendido en las fábricas.
- Los sistemas de visión 3D son mucho más caros. También son difíciles de instalar y mantener.
¿Qué industrias utilizan habitualmente sistemas de medición por visión?
Los sistemas de visión son utilizados por varias industrias, como puede verse en la cuota de mercado de las principales empresas de visión artificial. A pesar de ello, sigue siendo un mercado muy competitivo y fragmentado con muchos actores clave. Estas son las principales industrias en las que pueden verse sistemas de visión:
- Fabricación: La visión artificial automatiza tareas de fábrica y almacén como el control de calidad, la recogida y entrega, la verificación de etiquetas, la lectura de códigos de barras, etc.
- Sanidad: La industria médica ha experimentado una gran implantación de la visión artificial. Los sistemas de visión 3D de alta precisión se emplean en máquinas quirúrgicas, dispositivos de escaneado, estaciones de pruebas, etc.
- Al por menor: El sector minorista ha adoptado sistemas de visión 2D y 3D. La visión 2D ha permitido agilizar las cajas y la recogida de pedidos en las tiendas. La visión 3D ha permitido la creación de espejos virtuales y el análisis avanzado de clientes.
- Transporte y logística: Los sistemas de visión 2D y 3D permiten una supervisión eficaz y coherente de la cadena de suministro.
¿Cuáles son las ventajas de la visión artificial frente a los métodos de medición tradicionales?
La visión artificial ofrece varias ventajas con respecto a los métodos de medición convencionales, como por ejemplo
- Medición sin contacto: La visión artificial puede analizar eficazmente objetos deformables o delicados, ya que no depende de sondas físicas.
- Diverso exploración: Los sistemas de visión 2D y 3D pueden analizar diversos objetos, como superficies planas, curvas, esféricas, irregulares o deformables.
- Reconocimiento de defectos: A veces, pueden surgir minúsculos defectos de fabricación. Detectarlos a ojo es difícil. La visión artificial puede detectar hasta los errores más pequeños mediante un software de simulación.
- Control robótico: Una de las mejores cosas de la visión artificial es que interactúa perfectamente con la robótica. Esto permite automatizar y controlar máquinas en una gran variedad de tareas.
- Más productividad, menos residuos: La robótica permite a los fabricantes alcanzar un alto nivel de precisión y exactitud. La visión 2D y 3D ayuda a aumentar el rendimiento de la fábrica al tiempo que reduce los costes operativos y los residuos.
Conclusión
Gracias a la llegada de los sistemas de visión 2D y 3D, la humanidad ha dado un paso más hacia la era de la automatización y la robótica.
A primera vista, puede parecer que los sistemas de visión 3D se impondrán a la tecnología 2D. Sin embargo, esto no es cierto. Ambas tecnologías de visión tienen sus propios puntos fuertes y débiles.
Si necesita una integración sencilla, una inspección rápida y un manejo sencillo, opte por un sistema de visión 2D. Si necesita un análisis tridimensional, una automatización compleja o un análisis volumétrico, elija un sistema de visión 3D.
Tener en cuenta los conceptos clave de estas tecnologías le permitirá tomar la mejor decisión para su empresa.