Introduction
Les systèmes de vision 2D et 3D sont regroupés sous l'appellation "vision industrielle". Leur origine remonte aux années 1960 et à la création de la première caméra CCD. Peu à peu, les progrès technologiques et scientifiques ont conduit à l'apparition des premiers systèmes de vision 2D. Dans les années 1980, les leaders de l'industrie ont commencé à développer des systèmes de vision 3D complexes. Ceux-ci étaient toutefois trop coûteux pour être utilisés à grande échelle.
Aujourd'hui, les systèmes de vision 2D et 3D font partie intégrante de la fabrication, de l'automatisation et de l'industrie 4.0. Auparavant, les capteurs photoélectriques aidaient à réaliser l'automatisation des machines. Cependant, ils ne convenaient qu'aux robots aveugles effectuant des tâches répétitives. La vision 2D et 3D permet aux machines d'effectuer des actions auparavant considérées comme impossibles. C'est pourquoi plusieurs industries abandonnent progressivement les capteurs photoélectriques. Mais comment une personne qui débute dans ce secteur peut-elle savoir quel système de vision lui convient le mieux ?
Qu'est-ce qu'un système de vision 2D ?
Un système de vision 2D capture l'image d'un objet et la représente sur un plan bidimensionnel. Il ne mesure que les distances en coordonnées x et y, ce qui signifie qu'il ne peut calculer que la longueur et la largeur d'un objet. Les systèmes de vision 2D permettent de réaliser plusieurs tâches de fabrication. Ils excellent dans les tâches de numérisation telles que la reconnaissance d'objets et l'inspection de surfaces. En outre, les systèmes de vision 2D accélèrent les lignes de production grâce à la lecture de codes-barres et à la détection d'articles.
Comme les systèmes de vision 2D existent depuis longtemps, ils sont fiables, efficaces et peu coûteux. De nombreuses usines ont bénéficié des systèmes de vision 2D et ont construit leurs lignes de production autour d'eux. Toutefois, l'un des principaux inconvénients des systèmes de vision 2D est qu'ils ne peuvent pas percevoir la profondeur d'un objet. Ils ne sont donc pas adaptés aux mesures 3D précises. Ils ne peuvent pas non plus effectuer des tâches telles que l'analyse volumétrique et les travaux de prélèvement et de placement.
L'évolution de la vision 3D a permis de relever ces défis. La vision 3D représente une nouvelle génération de vision industrielle qui peut faire passer l'automatisation de l'industrie à un niveau supérieur.
Qu'est-ce qu'un système de vision 3D ?
Un système de vision 3D peut mesurer tous les attributs tridimensionnels d'un objet. Il utilise des caméras et des techniques photogrammétriques pour créer un modèle 3D. Il génère un nuage de points qui associe chaque coordonnée à un point de l'extérieur de l'objet. Des outils logiciels analysent cette cartographie 3D pour mesurer les dimensions de l'objet.
Les systèmes de vision 3D utilisent quatre techniques principales : la lumière structurée, le temps de vol, la vision stéréo et la triangulation laser. Ces méthodes utilisent différents outils et configurations pour collecter des informations en vue de la création d'un modèle 3D. La vision industrielle en 3D permet d'atteindre un niveau d'automatisation supérieur à celui de la vision en 2D. Alors qu'auparavant les robots étaient limités à des tâches répétitives, ils peuvent désormais effectuer des tâches complexes dans des environnements variés.
Les systèmes de vision 3D sont utilisés dans les usines pour limiter l'intervention humaine, accroître l'efficacité et la productivité et assurer la sécurité des opérateurs. Ils effectuent des mesures précises, analysent les formes, guident les robots, effectuent des opérations de pick-and-place, de prélèvement dans les bacs et de vérification des assemblages.
Différences entre les systèmes de vision 2D et 3D
La technologie de la vision industrielle connaît chaque année une croissance et une innovation rapides. Bien que l'on puisse penser que la vision 3D va remplacer la vision 2D, ce n'est pas le cas. En comparant ces attributs, nous comprendrons mieux ce que cela signifie,
| Système de vision 2D | Système de vision 3D | |
| Capacités de mesure | Il peut mesurer la longueur et la largeur d'un objet. Il peut également effectuer une analyse de surface. La mesure dépend de l'observation du contraste et des écarts de surface. La mesure peut être affectée par un manque d'éclairage ou des surfaces inégales. | Il peut mesurer la longueur, la largeur et la profondeur. Il est capable d'effectuer une analyse volumétrique. L'outil de simulation crée une représentation de l'objet sous forme de nuage de points. Les logiciels et les outils d'intelligence artificielle prennent des mesures à partir de cette représentation. Il n'est pas affecté par les incohérences de l'environnement. |
| Exactitude et précision | Il offre une bonne exactitude et une bonne précision dans des environnements contrôlés. Les performances peuvent être affectées par les conditions d'éclairage. Si l'objet est brillant et manque de contraste, les systèmes de vision 2D peuvent avoir des difficultés à le reconnaître. | Ils sont d'une précision et d'une exactitude exceptionnelles. Les systèmes de vision 3D sont capables de modéliser les dimensions d'un objet. Ils sont capables de bien fonctionner dans des situations de faible luminosité et de faible contraste. |
| Vitesse d'inspection | Ils ont une vitesse d'inspection plus rapide. Ils conviennent à l'analyse d'objets sur les chaînes de montage et dans les environnements de production rapide. | L'inspection 3D est un processus qui prend du temps. La cartographie et la création d'un modèle 3D sont coûteuses en termes de calcul. |
| Production et analyse des données | Les machines de vision 2D génèrent une vue en plan de l'objet sur les plans x et y. En comparant le contraste dans différentes sections de l'image, nous définissons les contours. Les mesures sont effectuées sur un plan 2D. | Les machines de vision 3D produisent une représentation de l'objet sous la forme d'un nuage de points qui l'associe à un système de coordonnées. Chaque point est représenté sur le système de coordonnées tridimensionnelles. Les mesures sont effectuées sur les axes x, y et z. |
| Considérations relatives aux coûts | La vision 2D est peu coûteuse et facile à installer. Elle utilise des équipements matériels et logiciels simples. | La vision 3D est coûteuse et complexe à mettre en place. Les outils de simulation matérielle et logicielle sophistiqués augmentent le prix des systèmes de vision 3D. |
| Facilité d'utilisation et exigences en matière de formation | La vision 2D est relativement facile à utiliser. Le temps de formation des opérateurs est court. L'équipement est simple et facile à utiliser. | Les systèmes de vision 3D sont complexes et nécessitent une formation complète de l'opérateur. Les équipements peuvent être divers et difficiles à utiliser. |
FAQ sur les systèmes de vision 2D et 3D
Quels sont les avantages des systèmes de vision 2D et 3D ?
L'adoption de systèmes de vision 2D et 3D a révolutionné l'industrie manufacturière. Les systèmes de vision 2D permettent à des machines d'effectuer certaines tâches répétitives telles que le contrôle de la qualité, la détection des défauts et la lecture des codes-barres. Les systèmes de vision 3D permettent aux robots de prendre des décisions autonomes et d'effectuer des tâches très complexes telles que le prélèvement et le dépôt, l'inspection 3D et la mesure volumétrique. Dans l'ensemble, les systèmes de vision 2D et 3D ont amélioré l'efficacité et la productivité des usines tout en réduisant les coûts de main-d'œuvre et le gaspillage.
Système de vision 2D ou système de vision 3D, lequel choisir ?
S'il semble que les systèmes de vision 3D puissent prendre le dessus sur le marché, il n'en est rien. Les systèmes de vision 2D et 3D excellent tous deux dans différents domaines et resteront utiles aux fabricants. Voici quelques points à garder à l'esprit lors de l'achat d'un système de vision :
- Les systèmes de vision 2D excellent dans les tâches peu complexes et à grande vitesse. Ils conviennent parfaitement à la lecture des codes-barres, au contrôle des étiquettes, à l'inspection de la qualité et à la surveillance des bandes transporteuses.
- Les systèmes de vision 3D sont extrêmement précis et exacts. Ils excellent à fournir un niveau d'automatisation plus élevé dans des applications telles que l'impression 3D, le guidage robotique, la préparation des commandes et la mesure volumétrique.
- Dans les environnements dynamiques et faiblement éclairés, les systèmes de vision 2D ne sont pas très performants.
- Les facteurs environnementaux n'affectent pas les performances des systèmes de vision 3D.
- Les systèmes de vision 2D sont moins chers à l'achat. Ils sont plus faciles à installer et à mettre à niveau car ils sont largement utilisés dans les usines.
- Les systèmes de vision 3D sont beaucoup plus chers à l'achat. Ils sont également difficiles à installer et à entretenir.
Quelles sont les industries qui utilisent couramment des systèmes de mesure par vision ?
Les systèmes de vision sont utilisés par plusieurs industries, comme le montre la part de marché des principales entreprises de vision industrielle. Malgré cela, le marché reste très concurrentiel et fragmenté, avec de nombreux acteurs clés. Voici les principales industries où l'on peut trouver des systèmes de vision :
- Fabrication : La vision industrielle automatise les tâches des usines et des entrepôts, telles que le contrôle de la qualité, le pick-and-drop, la vérification des étiquettes, la lecture des codes-barres, etc.
- Soins de santé L'industrie médicale a été le théâtre d'une grande mise en œuvre de la vision industrielle. Des systèmes de vision 3D de haute précision sont utilisés dans les machines chirurgicales, les dispositifs de balayage, les stations d'essai, etc.
- Vente au détail : Le secteur du commerce de détail a adopté des systèmes de vision 2D et 3D. La vision 2D a permis d'accélérer le passage en caisse et la collecte des commandes dans les magasins. La vision 3D a permis la création de miroirs virtuels et l'analyse avancée des clients.
- Transport et logistique : Les systèmes de vision 2D et 3D permettent un contrôle efficace et cohérent de la chaîne d'approvisionnement.
Quels sont les avantages de la vision industrielle par rapport aux méthodes de mesure traditionnelles ?
La vision industrielle présente plusieurs avantages par rapport aux méthodes de mesure conventionnelles :
- Mesure sans contact : La vision industrielle permet d'analyser efficacement les objets déformables ou délicats, car elle ne repose pas sur des sondes physiques.
- Divers de balayage : Les systèmes de vision 2D et 3D peuvent analyser divers objets, notamment les surfaces planes, courbes, sphériques, irrégulières ou déformables.
- Reconnaissance des défauts : Il arrive que de minuscules défauts apparaissent lors de la fabrication. Il est difficile de les repérer à l'œil nu. La vision industrielle permet de détecter les plus petites erreurs à l'aide d'un logiciel de simulation.
- Contrôle robotique : L'un des avantages de la vision industrielle est qu'elle s'interface parfaitement avec la robotique. Cela permet l'automatisation et le contrôle des machines dans une variété de tâches.
- Plus de productivité, moins de gaspillage : La robotique permet aux fabricants d'atteindre un niveau élevé de précision et d'exactitude. La vision 2D et 3D permet d'augmenter le rendement des usines tout en réduisant les coûts opérationnels et les déchets.
Conclusion
Grâce à l'avènement des systèmes de vision 2D et 3D, l'humanité s'est rapprochée de l'ère de l'automatisation et de la robotique.
À première vue, il peut sembler que les systèmes de vision 3D vont prendre le pas sur la technologie 2D. Mais ce n'est pas le cas. Les deux technologies de vision ont leurs propres forces et faiblesses.
Si vous avez besoin d'une intégration facile, d'une inspection rapide et d'une facilité d'utilisation, optez pour un système de vision 2D. Si vous avez besoin d'une analyse tridimensionnelle, d'une automatisation complexe ou d'une analyse volumétrique, optez pour un système de vision 3D.
La prise en compte des concepts clés qui sous-tendent ces technologies vous permettra de prendre la meilleure décision pour votre entreprise.