Inleiding
2D- en 3D-visiesystemen worden samengebracht onder de paraplu van machine vision. Hun oorsprong gaat terug tot de jaren 1960 en de ontwikkeling van de eerste CCD-camera. Langzaam leidde vooruitgang in technologie en wetenschap tot de eerste 2D vision-systemen. Tegen de jaren 1980 begonnen industrieleiders ingewikkelde 3D vision systemen te ontwikkelen. Deze waren echter te duur om op grote schaal gebruikt te worden.
Vandaag de dag zijn 2D- en 3D-visiesystemen een integraal onderdeel van productie, automatisering en Industrie 4.0. Vroeger hielpen foto-elektrische sensoren bij het automatiseren van machines. Ze waren echter alleen geschikt voor blinde robots die repetitieve taken uitvoerden. Met 2D- en 3D-visie kunnen machines handelingen uitvoeren die voorheen onmogelijk werden geacht. Om deze reden zijn verschillende industrieën foto-elektrische sensoren aan het uitfaseren. Maar hoe kan iemand die begint in deze industrie weten welk vision systeem geschikt voor hem is?
Wat is een 2D vision-systeem?
Een 2D vision-systeem legt het beeld van een object vast en stelt het voor in een tweedimensionaal vlak. Het meet alleen afstanden in de x- en y-coördinaten, wat betekent dat het alleen de lengte en breedte van een object kan berekenen. 2D vision-systemen voeren verschillende productietaken uit. Ze blinken uit in scantaken zoals objectherkenning en oppervlakinspectie. Bovendien versnellen 2D vision systemen productielijnen met het lezen van barcodes en het detecteren van voorwerpen.
Omdat 2D vision systemen al lang bestaan, zijn ze betrouwbaar, efficiënt en goedkoop. Veel fabrieken hebben geprofiteerd van 2D vision systemen en hebben hun productielijnen eromheen gebouwd. Een groot nadeel van 2D vision-systemen is echter dat ze de diepte van een object niet kunnen waarnemen. Daarom zijn ze niet geschikt voor nauwkeurige 3D-metingen. Ze kunnen ook geen taken uitvoeren zoals volumetrische analyse en pick-and-place-opdrachten.
De evolutie van 3D-visie heeft deze uitdagingen overwonnen. 3D-visie vertegenwoordigt een nieuwe generatie van machinevisie die de automatisering van de industrie naar een nieuw niveau kan tillen.
Wat is een 3D Vision-systeem?
Een 3D vision-systeem kan alle driedimensionale attributen van een object meten. Het gebruikt camera's en fotogrammetrische technieken om een 3D-model te maken. Het genereert een puntenwolk die elke coördinaat in kaart brengt naar een punt aan de buitenkant van het object. Softwaretools analyseren deze 3D-kartering om de afmetingen van het object te meten.
3D-visiesystemen gebruiken vier belangrijke technieken: gestructureerd licht, time-of-flight, stereovisie en lasertriangulatie. Deze methoden gebruiken verschillende hulpmiddelen en opstellingen om informatie te verzamelen voor een 3D-model. 3D-machine vision maakt automatisering op een nieuw niveau mogelijk in vergelijking met 2D vision. Waar robots voorheen beperkt waren tot repetitieve taken, kunnen ze nu complexe taken uitvoeren in verschillende omgevingen.
3D vision-systemen worden gebruikt in fabrieken om menselijke betrokkenheid te beperken, de efficiëntie en productiviteit te verhogen en de veiligheid van operators te garanderen. Ze voeren nauwkeurige metingen, vormanalyse, robotgeleiding, pick-and-place-operaties, bin-picking en assemblageverificatie uit.
Verschillen tussen 2D- en 3D-visiesystemen
De technologie van machine vision groeit en innoveert elk jaar snel. Hoewel het lijkt alsof 3D-visie 2D-visie zal vervangen, is dat niet het geval. Door deze kenmerken te vergelijken, begrijpen we beter wat dit betekent,
| 2D Vision-systeem | 3D Vision-systeem | |
| Meetmogelijkheden | Het kan de lengte en breedte van een object meten. Hij kan ook oppervlakteanalyses uitvoeren. De meting is afhankelijk van het waarnemen van contrast en oppervlakteafwijkingen. De meting kan worden beïnvloed door een gebrek aan verlichting of ongelijke oppervlakken. | Hij kan lengte, breedte en diepte meten. Het kan volumetrische analyses uitvoeren. Het simulatiegereedschap maakt een puntenwolk van het object. Software en AI-tools nemen metingen van deze representatie. Het wordt niet beïnvloed door omgevingsinconsistenties. |
| Nauwkeurigheid en precisie | Het biedt goede nauwkeurigheid en precisie in gecontroleerde omgevingen. De prestaties kunnen worden beïnvloed door lichtomstandigheden. Als het object glanst en weinig contrast heeft, kunnen 2D vision-systemen moeite hebben om het te herkennen. | Ze zijn uitzonderlijk nauwkeurig en precies. 3D vision-systemen kunnen de afmetingen van een object modelleren. Ze kunnen goed presteren in situaties met weinig licht en een laag contrast. |
| Inspectiesnelheid | Ze hebben een hogere inspectiesnelheid. Ze zijn geschikt voor het analyseren van objecten op assemblagelijnen en in snelle productieomgevingen. | 3D-inspectie is een tijdrovend proces. Het in kaart brengen en creëren van een 3D-model is rekenintensief. |
| Uitvoer en analyse van gegevens | 2D vision-machines genereren een planweergave van het object op het x- en y-vlak. Door het contrast in verschillende delen van het beeld te vergelijken, definiëren we contouren. De metingen worden uitgevoerd op een 2D-vlak. | 3D vision-machines produceren een puntenwolkweergave van het object die het in kaart brengt in een coördinatensysteem. Elk punt wordt weergegeven op het driedimensionale coördinatensysteem. Er wordt gemeten op de x-, y- en z-as. |
| Kostenoverwegingen | 2D vision is goedkoop en eenvoudig te installeren. Het maakt gebruik van eenvoudige hardware en software. | 3D-visie is duur en complex om op te zetten. Geavanceerde hardware en software simulatietools verhogen de prijs van 3D vision systemen. |
| Gebruiksgemak en trainingsvereisten | 2D vision is relatief eenvoudig te gebruiken. De trainingstijd voor operators is kort. De apparatuur is eenvoudig en gebruiksvriendelijk. | 3D vision systemen zijn complex en vereisen een uitgebreide training van de operator. Apparatuur kan divers en moeilijk te gebruiken zijn. |
Veelgestelde vragen over 2D en 3D vision-systemen
Wat zijn de voordelen van 2D- en 3D-visiesystemen?
De toepassing van 2D en 3D vision systemen heeft een revolutie teweeggebracht in de productie-industrie. Met 2D vision-systemen kunnen bepaalde repetitieve taken zoals kwaliteitscontrole, defectdetectie en het lezen van streepjescodes door machines worden uitgevoerd. 3D vision-systemen stellen robots in staat om autonoom beslissingen te nemen en zeer complexe taken uit te voeren, zoals pick-and-drop, 3D-inspectie en volumetrische metingen. In het algemeen hebben 2D- en 3D-visiesystemen de efficiëntie en productiviteit van fabrieken verbeterd en tegelijkertijd de arbeidskosten en verspilling teruggedrongen.
2D vision-systeem of 3D vision-systeem, welke moet ik kiezen?
Het lijkt misschien dat 3D vision-systemen de markt zullen overnemen, maar dat is niet waar. Zowel 2D- als 3D vision-systemen blinken uit op verschillende gebieden en zullen relevant blijven voor fabrikanten. Een aantal zaken om in gedachten te houden bij de aanschaf van een vision systeem zijn:
- 2D vision-systemen blinken uit in taken met een lage complexiteit en hoge snelheid. Ze zijn uitermate geschikt voor het lezen van barcodes, het controleren van labels, kwaliteitsinspectie en het bewaken van transportbanden.
- 3D vision-systemen zijn zeer nauwkeurig en precies. Ze blinken uit in een hoger automatiseringsniveau in toepassingen zoals 3D-printen, robotgeleiding, bin picking en volumemetingen.
- In omgevingen met weinig licht en dynamische omgevingen presteren 2D vision-systemen niet goed.
- Omgevingsfactoren hebben geen invloed op de prestaties van 3D vision-systemen.
- 2D vision-systemen zijn goedkoper in aanschaf. Ze zijn gemakkelijker te installeren en te upgraden omdat ze zo wijdverspreid zijn in fabrieken.
- 3D vision-systemen zijn veel duurder in aanschaf. Ze zijn ook moeilijk te installeren en te onderhouden.
Welke industrieën gebruiken vision meetsystemen?
Vision-systemen worden gebruikt door verschillende industrieën, zoals blijkt uit het marktaandeel van de belangrijkste machine vision-bedrijven. Desondanks blijft het een zeer competitieve en gefragmenteerde markt met veel belangrijke spelers. Dit zijn de belangrijkste industrieën waar vision-systemen worden gebruikt:
- Productie: Machine vision automatiseert fabrieks- en magazijntaken zoals kwaliteitscontrole, pick-and-drop, labelverificatie, barcodelezen, enz.
- Gezondheidszorg: In de medische industrie wordt machine vision op grote schaal toegepast. Zeer nauwkeurige 3D vision-systemen worden gebruikt in chirurgische machines, scanapparaten, teststations, enz.
- Detailhandel: De detailhandel heeft zowel 2D- als 3D-visiesystemen geïmplementeerd. 2D-visie heeft snelle kassa's en het verzamelen van bestellingen in winkels mogelijk gemaakt. 3D-visie heeft virtuele spiegeling en geavanceerde klantanalyse mogelijk gemaakt.
- Transport en logistiek: 2D- en 3D-visiesystemen maken efficiënte en consistente bewaking van de toeleveringsketen mogelijk.
Wat zijn de voordelen van machine vision ten opzichte van traditionele meetmethoden?
Er zijn verschillende voordelen die machine vision biedt ten opzichte van conventionele meetmethoden, zoals:
- Contactloos meten: Machine vision kan effectief vervormbare of kwetsbare objecten analyseren omdat het niet afhankelijk is van fysieke tasters.
- Diverse scannen: 2D- en 3D-visiesystemen kunnen verschillende objecten analyseren, waaronder platte, gebogen, bolvormige, oneffen of vervormbare oppervlakken.
- Herkenning van defecten: Soms ontstaan er minuscule defecten tijdens de productie. Het is lastig om deze met het blote oog te ontdekken. Machine vision kan met simulatiesoftware zelfs de kleinste fouten detecteren.
- Robotbesturing: Een van de beste dingen aan machine vision is dat het perfect samengaat met robotica. Dit maakt automatisering en machinebesturing in een verscheidenheid aan taken mogelijk.
- Meer productiviteit, minder afval: Robotica stelt fabrikanten in staat om een hoog niveau van precisie en nauwkeurigheid te bereiken. 2D- en 3D-visie helpen de output van de fabriek te verhogen en tegelijkertijd de operationele kosten en verspilling te verminderen.
Conclusie
Dankzij de komst van 2D- en 3D-visiesystemen is de mensheid een stap dichter bij het tijdperk van automatisering en robotica gekomen.
Op het eerste gezicht lijkt het misschien alsof 3D vision-systemen de 2D-technologie zullen overnemen. Dit is echter niet waar. Beide vision-technologieën hebben hun eigen sterke en zwakke punten.
Als je eenvoudige integratie, snelle inspectie en bedieningsgemak nodig hebt, kies dan voor een 2D vision-systeem. Als je driedimensionale analyse, complexe automatisering of volumetrische analyse nodig hebt, kies dan voor een 3D vision-systeem.
Als je de belangrijkste concepten achter deze technologieën in overweging neemt, kun je de beste beslissing voor je bedrijf nemen.