2D- ja 3D-näköjärjestelmien erot

Johdanto

2D- ja 3D-näköjärjestelmät kuuluvat konenäön alle. Niiden alkuperä ulottuu 1960-luvulle ja ensimmäisen CCD-kameran luomiseen. Hitaasti teknologian ja tieteen kehitys johti ensimmäisiin 2D-näköjärjestelmiin. 1980-luvulle tultaessa alan johtajat alkoivat kehittää monimutkaisia 3D-näköjärjestelmiä. Ne olivat kuitenkin liian kalliita, jotta niitä olisi voitu käyttää laajasti.

Nykyään 2D- ja 3D-näköjärjestelmät ovat olennainen osa valmistusta, automaatiota ja teollisuus 4.0:aa. Aikaisemmin koneautomaatio toteutettiin valosähköisten antureiden avulla. Ne soveltuivat kuitenkin vain toistuvia tehtäviä suorittaville sokeille roboteille. 2D- ja 3D-näkemisen avulla koneet pystyvät suorittamaan toimintoja, joita aiemmin pidettiin mahdottomina. Tästä syystä useat teollisuudenalat ovat luopumassa valosähköisistä antureista asteittain. Mutta miten alan aloittava voi tietää, mikä näköjärjestelmä sopii hänelle?

Mikä on 2D-näköjärjestelmä?

2D-näköjärjestelmä tallentaa kuvan kohteesta ja esittää sen kaksiulotteisella tasolla. Se mittaa etäisyyksiä vain x- ja y-koordinaateissa, eli se voi laskea vain kohteen pituuden ja leveyden. 2D-näköjärjestelmillä saavutetaan useita valmistustehtäviä. Ne ovat erinomaisia skannaustehtävissä, kuten esineiden tunnistamisessa ja pintojen tarkastuksessa. Lisäksi 2D-näköjärjestelmät nopeuttavat tuotantolinjoja viivakoodien lukemisen ja kappaleiden tunnistamisen avulla.

Koska 2D-näköjärjestelmiä on ollut olemassa jo pitkään, ne ovat luotettavia, tehokkaita ja edullisia. Monet tehtaat ovat hyötyneet 2D-näköjärjestelmistä ja rakentaneet tuotantolinjansa niiden ympärille. Yksi 2D-näköjärjestelmien merkittävä haittapuoli on kuitenkin se, että ne eivät pysty havaitsemaan kohteen syvyyttä. Siksi ne eivät sovellu tarkkoihin 3D-mittauksiin. Niillä ei myöskään voida suorittaa sellaisia tehtäviä kuin tilavuusanalyysi ja pick-and-place-työt.

3D-näkemisen kehitys on voittanut nämä haasteet. 3D-näkeminen edustaa uuden sukupolven konenäköä, joka voi nostaa teollisuuden automaation uudelle tasolle.

Mikä on 3D Vision -järjestelmä?

3D-näköjärjestelmällä voidaan mitata kohteen kaikki kolmiulotteiset ominaisuudet. Se käyttää kameroita ja fotogrammetrisia tekniikoita 3D-mallin luomiseen. Se luo pistepilven, joka kuvaa jokaisen koordinaatin pisteeksi objektin ulkopinnalla. Ohjelmistotyökalut analysoivat tätä 3D-kartoitusta mitatakseen kohteen mitat.

3D-näköjärjestelmissä käytetään neljää päätekniikkaa: strukturoitua valoa, lentoaikaa, stereonäköä ja lasertriangulaatiota. Näissä menetelmissä käytetään erilaisia työkaluja ja asetuksia 3D-mallin tietojen keräämiseksi. 3D-konenäkö mahdollistaa automaation uudella tasolla verrattuna 2D-näkemiseen. Kun aiemmin robotit rajoittuivat toistuviin tehtäviin, nyt ne voivat suorittaa monimutkaisia tehtäviä vaihtelevissa ympäristöissä.

3D-näköjärjestelmiä käytetään tehtaissa rajoittamaan ihmisen osallistumista, lisäämään tehokkuutta ja tuottavuutta sekä varmistamaan käyttäjän turvallisuus. Ne suorittavat tarkkoja mittauksia, muotoanalyysejä, robotin ohjausta, pick-and-place-toimintoja, roskien keräilyä ja kokoonpanon tarkistusta.

2D- ja 3D-näköjärjestelmien erot

Konenäköteknologia kasvaa ja kehittyy vuosittain nopeasti. Vaikka saattaa vaikuttaa siltä, että 3D-näkeminen korvaa 2D-näkemisen, näin ei kuitenkaan ole. Vertailemalla näitä ominaisuuksia saamme paremman käsityksen siitä, mitä tämä tarkoittaa,

	2D-näkymäjärjestelmä	3D Vision -järjestelmä
Mittausvalmiudet	Sillä voidaan mitata esineen pituus ja leveys. Se voi myös suorittaa alueanalyysin. Mittaus riippuu kontrastin ja pintapoikkeamien havainnoinnista. Valaistuksen puute tai epätasaiset pinnat voivat vaikuttaa mittaukseen.	Se voi mitata pituuden, leveyden ja syvyyden. Se pystyy suorittamaan tilavuusanalyysin. Simulointityökalu luo kohteesta pistepilven. Ohjelmistot ja tekoälytyökalut tekevät mittauksia tästä esityksestä. Ympäristön epäjohdonmukaisuudet eivät vaikuta siihen.
Tarkkuus ja täsmällisyys	Se tarjoaa hyvän tarkkuuden ja täsmällisyyden valvotuissa ympäristöissä. Valaistusolosuhteet voivat vaikuttaa suorituskykyyn. Jos kohde on kiiltävä ja kontrastiton, 2D-näköjärjestelmillä voi olla vaikeuksia tunnistaa sitä.	Ne ovat poikkeuksellisen tarkkoja ja täsmällisiä. 3D-näköjärjestelmät pystyvät mallintamaan kohteen mitat. Ne pystyvät toimimaan hyvin hämärässä ja matalakontrastisissa tilanteissa.
Tarkastuksen nopeus	Niiden tarkastusnopeus on nopeampi. Ne soveltuvat kohteiden analysointiin kokoonpanolinjoilla ja nopeissa tuotantoympäristöissä.	3D-tarkastus on aikaa vievä prosessi. 3D-mallin kartoittaminen ja luominen on laskennallisesti kallista.
Tietojen tuottaminen ja analysointi	2D-näkymäkoneet luovat kohteen tasokuvan x- ja y-tasossa. Vertailemalla kuvan eri osien kontrastia määritetään ääriviivat. Mittaukset suoritetaan 2D-tasossa.	3D-näkymäkoneet tuottavat kohteesta pistepilven, joka kuvaa sen koordinaattijärjestelmään. Jokainen piste esitetään kolmiulotteisessa koordinaattijärjestelmässä. Mittaus tehdään x-, y- ja z-akseleilla.
Kustannusnäkökohdat	2D-näkymä on edullinen ja helppo asentaa. Siinä käytetään yksinkertaisia laitteisto- ja ohjelmistolaitteita.	3D-näkeminen on kallista ja monimutkaista toteuttaa. Kehittyneet laitteisto- ja ohjelmistosimulointityökalut nostavat 3D-näköjärjestelmien hintaa.
Käytön helppous ja koulutusvaatimukset	2D-näkymä on suhteellisen helppokäyttöinen. Käyttäjien koulutusaika on lyhyt. Laitteisto on suoraviivainen ja helppokäyttöinen.	3D-näköjärjestelmät ovat monimutkaisia ja vaativat käyttäjiltä kattavaa koulutusta. Laitteet voivat olla erilaisia ja vaikeita käyttää.

Usein kysytyt kysymykset 2D- ja 3D-näköjärjestelmistä

Mitkä ovat 2D- ja 3D-näköjärjestelmien edut?

2D- ja 3D-näköjärjestelmien käyttöönotto on mullistanut valmistusteollisuuden. 2D-näköjärjestelmien avulla koneet voivat suorittaa tiettyjä toistuvia tehtäviä, kuten laadunvalvontaa, vikojen havaitsemista ja viivakoodien lukemista. 3D-näköjärjestelmien avulla robotit voivat tehdä itsenäisiä päätöksiä ja suorittaa erittäin monimutkaisia tehtäviä, kuten poiminta ja pudotus, 3D-tarkastus ja tilavuusmittaukset. Kaiken kaikkiaan 2D- ja 3D-näköjärjestelmät ovat parantaneet tehtaan tehokkuutta ja tuottavuutta ja vähentäneet samalla työvoimakustannuksia ja hukkaa.

2D- tai 3D-näköjärjestelmä, kumpi pitäisi valita?

Vaikka saattaa vaikuttaa siltä, että 3D-näköjärjestelmät voivat vallata markkinat, tämä ei ole totta. Sekä 2D- että 3D-näköjärjestelmät ovat erinomaisia eri aloilla, ja ne pysyvät valmistajille merkityksellisinä. Joitakin asioita, jotka on hyvä pitää mielessä visiojärjestelmää hankittaessa, ovat seuraavat:

1. 2D-näköjärjestelmät ovat erinomaisia matalan kompleksisuuden ja nopeiden tehtävien suorittamisessa. Ne soveltuvat erinomaisesti viivakoodien lukemiseen, etikettien tarkistamiseen, laadunvalvontaan ja kuljetinhihnan valvontaan.
2. 3D-näköjärjestelmät ovat erittäin tarkkoja ja täsmällisiä. Ne ovat erinomaisia tarjotessaan korkeampaa automaatiotasoa sovelluksissa, kuten 3D-tulostuksessa, robottien ohjauksessa, roskien poiminnassa ja tilavuuden mittauksessa.
3. Hämärässä ja dynaamisissa ympäristöissä 2D-näköjärjestelmät eivät toimi hyvin.
4. Ympäristötekijät eivät vaikuta 3D-näköjärjestelmien suorituskykyyn.
5. 2D-näköjärjestelmät ovat halvempia hankkia. Niitä on helpompi asentaa ja päivittää, koska niitä käytetään tehtaissa niin laajalti.
6. 3D-näköjärjestelmät ovat paljon kalliimpia hankkia. Ne ovat myös haastavia asentaa ja ylläpitää.

Millä teollisuudenaloilla käytetään yleisesti visuaalisia mittausjärjestelmiä?

Näköjärjestelmiä käytetään useilla teollisuudenaloilla, mikä käy ilmi suurimpien konenäköalan yritysten markkinaosuuksista. Tästä huolimatta markkinat ovat edelleen erittäin kilpaillut ja pirstaleiset, ja niillä on monia keskeisiä toimijoita. Näillä teollisuudenaloilla voidaan nähdä ensisijaisesti visiojärjestelmiä:

1. Valmistus: Konenäkö automatisoi tehdas- ja varastotehtäviä, kuten laadunvalvontaa, poiminta ja pudotus, etikettien tarkistaminen, viivakoodien lukeminen jne.
2. Terveydenhuolto: Lääketieteellisessä teollisuudessa konenäköä on sovellettu paljon. Tarkkoja 3D-näköjärjestelmiä käytetään kirurgisissa koneissa, skannauslaitteissa, testausasemissa jne.
3. Vähittäiskauppa: Vähittäiskauppa on ottanut käyttöön sekä 2D- että 3D-näköjärjestelmiä. 2D-näkeminen on mahdollistanut nopeat kassat ja tilausten keräämisen kaupoissa. 3D-näkeminen on mahdollistanut virtuaalisen peilauksen ja kehittyneen asiakasanalyysin.
4. Kuljetus ja logistiikka: 2D- ja 3D-näköjärjestelmät mahdollistavat tehokkaan ja johdonmukaisen toimitusketjun valvonnan.

Mitkä ovat konenäön edut perinteisiin mittausmenetelmiin verrattuna?

Konenäkö tarjoaa useita etuja perinteisiin mittausmenetelmiin verrattuna, kuten:

1. Kosketukseton mittaus: Konenäkö voi analysoida tehokkaasti muodonmuutoksia aiheuttavia tai herkkiä kohteita, koska se ei ole riippuvainen fyysisistä koettimista.
2. Monipuolinen skannaus: 2D- ja 3D-näköjärjestelmillä voidaan analysoida erilaisia kohteita, mukaan lukien tasaiset, kaarevat, pallomaiset, epätasaiset tai muodonmuutoskelpoiset pinnat.
3. Vikojen tunnistaminen: Joskus valmistuksessa voi syntyä pieniä vikoja. Niiden havaitseminen silmämääräisesti on vaikeaa. Konenäkö voi havaita pienimmätkin virheet simulointiohjelmiston avulla.
4. Robottiohjaus: Yksi konenäön parhaista puolista on, että se sopii täydellisesti yhteen robotiikan kanssa. Tämä mahdollistaa automaation ja koneenohjauksen monissa eri tehtävissä.
5. Enemmän tuottavuutta, vähemmän jätettä: Robotiikan avulla valmistajat voivat saavuttaa korkean tarkkuuden ja tarkkuuden tason. 2D- ja 3D-näkeminen auttavat lisäämään tehtaan tuotantoa ja vähentämään samalla käyttökustannuksia ja jätettä.

Päätelmä

2D- ja 3D-näköjärjestelmien ansiosta ihmiskunta on ottanut askeleen lähemmäksi automaation ja robotiikan aikakautta.

Ensi silmäyksellä saattaa vaikuttaa siltä, että 3D-näköjärjestelmät valtaavat 2D-teknologian. Tämä ei kuitenkaan ole totta. Molemmilla näkötekniikoilla on omat vahvuutensa ja heikkoutensa.

Jos tarvitset helppoa integrointia, nopeaa tarkastusta ja helppokäyttöisyyttä, valitse 2D-näköjärjestelmä. Jos tarvitset kolmiulotteista analyysia, monimutkaista automaatiota tai tilavuusanalyysia, valitse 3D-näköjärjestelmä.

Kun otat huomioon näiden teknologioiden taustalla olevat keskeiset käsitteet, voit tehdä yrityksesi kannalta parhaan päätöksen.