Introdução
Os sistemas de visão 2D e 3D são agrupados sob o guarda-chuva da visão mecânica. Sua origem remonta à década de 1960 e à criação da primeira câmera CCD. Lentamente, os avanços na tecnologia e na ciência levaram aos primeiros sistemas de visão 2D. Na década de 1980, os líderes do setor começaram a desenvolver intrincados sistemas de visão 3D. No entanto, eles eram muito caros para serem usados extensivamente.
Atualmente, os sistemas de visão 2D e 3D são essenciais para a fabricação, automação e Indústria 4.0. Anteriormente, os sensores fotoelétricos ajudavam a alcançar a automação de máquinas. No entanto, eles eram adequados apenas para robôs cegos que realizavam tarefas repetitivas. A visão 2D e 3D permite que as máquinas realizem ações que antes eram consideradas impossíveis. Por esse motivo, vários setores estão deixando de usar sensores fotoelétricos. Mas como alguém que está começando nesse setor pode saber qual é o sistema de visão ideal para ele?
O que é um sistema de visão 2D?
Um sistema de visão 2D captura a imagem de um objeto e a representa em um plano bidimensional. Ele mede apenas as distâncias nas coordenadas x e y, o que significa que só pode calcular o comprimento e a largura de um objeto. Os sistemas de visão 2D realizam várias tarefas de fabricação. Eles são excelentes em tarefas de digitalização, como reconhecimento de objetos e inspeção de superfícies. Além disso, os sistemas de visão 2D aceleram as linhas de produção com leitura de código de barras e detecção de itens.
Como os sistemas de visão 2D existem há muito tempo, eles são confiáveis, eficientes e baratos. Muitas fábricas se beneficiaram dos sistemas de visão 2D e construíram suas linhas de produção em torno deles. Entretanto, uma grande desvantagem dos sistemas de visão 2D é que eles não conseguem perceber a profundidade de um objeto. Portanto, eles são inadequados para medições 3D precisas. Eles também não podem executar tarefas como análise volumétrica e trabalhos de pick-and-place.
A evolução da visão 3D superou esses desafios. A visão 3D representa uma nova geração de visão mecânica que pode levar a automação industrial a um novo patamar.
O que é um sistema de visão 3D?
Um sistema de visão 3D pode medir todos os atributos tridimensionais de um objeto. Ele usa câmeras e técnicas fotogramétricas para criar um modelo 3D. Ele gera uma nuvem de pontos que mapeia cada coordenada para um ponto no exterior do objeto. As ferramentas de software analisam esse mapeamento 3D para medir as dimensões do objeto.
Os sistemas de visão 3D usam quatro técnicas principais: luz estruturada, tempo de voo, visão estéreo e triangulação a laser. Esses métodos usam diferentes ferramentas e configurações para coletar informações para um modelo 3D. A visão mecânica 3D permite a automação em um novo nível em comparação com a visão 2D. Enquanto antes os robôs se limitavam a tarefas repetitivas, agora eles podem realizar trabalhos complexos em ambientes variados.
Os sistemas de visão 3D são usados em fábricas para limitar o envolvimento humano, aumentar a eficiência e a produtividade e garantir a segurança do operador. Eles realizam medições precisas, análise de formas, orientação de robôs, operações de pick-and-place, bin-picking e verificação de montagem.
Diferenças entre os sistemas de visão 2D e 3D
A tecnologia de visão mecânica está crescendo e inovando rapidamente a cada ano. Embora possa parecer que a visão 3D substituirá a visão 2D, esse não é o caso. Ao comparar esses atributos, teremos uma melhor compreensão do que isso significa,
| Sistema de visão 2D | Sistema de visão 3D | |
| Recursos de medição | Ele pode medir o comprimento e a largura de um objeto. Também pode realizar análise de área. A medição depende da observação do contraste e dos desvios da superfície. A medição pode ser afetada pela falta de iluminação ou por superfícies irregulares. | Ele pode medir comprimento, largura e profundidade. É capaz de realizar análises volumétricas. A ferramenta de simulação cria uma representação de nuvem de pontos do objeto. O software e as ferramentas de IA fazem medições a partir dessa representação. Não é afetado por inconsistências ambientais. |
| Exatidão e precisão | Ele oferece boa exatidão e precisão em ambientes controlados. O desempenho pode ser afetado pelas condições de iluminação. Se o objeto for brilhante e não tiver contraste, os sistemas de visão 2D poderão ter dificuldade em reconhecê-lo. | Eles são excepcionalmente exatos e precisos. Os sistemas de visão 3D são capazes de modelar as dimensões de um objeto. Eles são capazes de apresentar bom desempenho em situações de pouca luz e baixo contraste. |
| Velocidade de inspeção | Eles têm uma velocidade de inspeção mais rápida. São adequados para analisar objetos em linhas de montagem e em ambientes de produção rápida. | A inspeção 3D é um processo demorado. O mapeamento e a criação de um modelo 3D são computacionalmente caros. |
| Saída e análise de dados | As máquinas de visão 2D geram uma visão plana do objeto no plano x e y. Comparando o contraste em diferentes seções da imagem, definimos os contornos. As medições são realizadas em um plano 2D. | As máquinas de visão 3D produzem uma representação de nuvem de pontos do objeto que o mapeia em um sistema de coordenadas. Cada ponto é representado no sistema de coordenadas tridimensional. A medição é feita nos eixos x, y e z. |
| Considerações sobre custos | A visão 2D é barata e fácil de instalar. Ela usa equipamentos simples de hardware e software. | A visão 3D é cara e complexa de configurar. Ferramentas sofisticadas de simulação de hardware e software aumentam o preço dos sistemas de visão 3D. |
| Facilidade de uso e requisitos de treinamento | A visão 2D é relativamente fácil de usar. O tempo de treinamento dos operadores é curto. O equipamento é direto e simples de usar. | Os sistemas de visão 3D são complexos e exigem treinamento abrangente do operador. Os equipamentos podem ser diversos e difíceis de usar. |
Perguntas frequentes sobre sistemas de visão 2D e 3D
Quais são as vantagens dos sistemas de visão 2D e 3D?
A adoção de sistemas de visão 2D e 3D revolucionou o setor de manufatura. Os sistemas de visão 2D permitem que determinadas tarefas repetitivas, como controle de qualidade, detecção de defeitos e leitura de código de barras, sejam realizadas por máquinas. Os sistemas de visão 3D permitem que os robôs tomem decisões autônomas e executem tarefas de alta complexidade, como pick-and-drop, inspeção 3D e medição volumétrica. De modo geral, os sistemas de visão 2D e 3D melhoraram a eficiência e a produtividade da fábrica, reduzindo os custos de mão de obra e o desperdício.
Sistema de visão 2D ou sistema de visão 3D, qual devo escolher?
Embora possa parecer que os sistemas de visão 3D possam dominar o mercado, isso não é verdade. Os sistemas de visão 2D e 3D se destacam em diferentes áreas e continuarão sendo relevantes para os fabricantes. Alguns aspectos que devem ser levados em consideração ao adquirir um sistema de visão são:
- Os sistemas de visão 2D são excelentes em tarefas de baixa complexidade e alta velocidade. Eles são altamente adequados para leitura de código de barras, verificação de etiquetas, inspeção de qualidade e monitoramento de correias transportadoras.
- Os sistemas de visão 3D são altamente precisos e exatos. Eles são excelentes para fornecer um nível mais alto de automação em aplicações como impressão 3D, orientação robótica, coleta de lixo e medição volumétrica.
- Em ambientes dinâmicos e com pouca luz, os sistemas de visão 2D não apresentam bom desempenho.
- Os fatores ambientais não afetam o desempenho dos sistemas de visão 3D.
- Os sistemas de visão 2D são mais baratos para comprar. Eles são mais fáceis de instalar e atualizar, pois são amplamente usados em fábricas.
- Os sistemas de visão 3D são muito mais caros para comprar. Eles também são difíceis de instalar e manter.
Quais setores normalmente usam sistemas de medição visual?
Os sistemas de visão são utilizados por vários setores, como pode ser visto na participação de mercado das principais empresas de visão mecânica. Apesar disso, esse continua sendo um mercado altamente competitivo e fragmentado, com muitos participantes importantes. Estes são os principais setores em que você pode ver sistemas de visão:
- Fabricação: A visão mecânica automatiza as tarefas da fábrica e do armazém, como controle de qualidade, coleta e entrega, verificação de etiquetas, leitura de código de barras, etc.
- Assistência médica: O setor médico tem visto uma grande implementação da visão mecânica. Os sistemas de visão 3D de alta precisão são empregados em máquinas cirúrgicas, dispositivos de escaneamento, estações de teste etc.
- Varejo: O setor de varejo adotou sistemas de visão 2D e 3D. A visão 2D possibilitou o check-out rápido e a coleta de pedidos nas lojas. A visão 3D possibilitou o espelhamento virtual e a análise avançada do cliente.
- Transporte e logística: Os sistemas de visão 2D e 3D permitem o monitoramento eficiente e consistente da cadeia de suprimentos.
Quais são as vantagens da visão mecânica em relação aos métodos de medição tradicionais?
Há vários benefícios que a visão mecânica oferece em relação aos métodos de medição convencionais, tais como
- Medição sem contato: A visão mecânica pode analisar com eficácia objetos deformáveis ou delicados, pois não depende de sondas físicas.
- Diversos digitalização: Os sistemas de visão 2D e 3D podem analisar vários objetos, incluindo superfícies planas, curvas, esféricas, irregulares ou deformáveis.
- Reconhecimento de defeitos: Às vezes, defeitos minúsculos podem surgir na fabricação. É difícil identificá-los a olho nu. A visão mecânica pode detectar até mesmo os menores erros usando software de simulação.
- Controle robótico: Um dos melhores aspectos da visão mecânica é que ela faz uma interface perfeita com a robótica. Isso permite a automação e o controle de máquinas em uma variedade de tarefas.
- Mais produtividade, menos desperdício: A robótica permite que os fabricantes atinjam um alto nível de precisão e exatidão. A visão 2D e 3D ajuda a aumentar a produção da fábrica e, ao mesmo tempo, diminui os custos operacionais e o desperdício.
Conclusão
Graças ao advento dos sistemas de visão 2D e 3D, a humanidade deu mais um passo em direção à era da automação e da robótica.
À primeira vista, pode parecer que os sistemas de visão 3D substituirão a tecnologia 2D. No entanto, isso não é verdade. Ambas as tecnologias de visão têm seu próprio conjunto de pontos fortes e fracos.
Se você precisa de fácil integração, inspeção rápida e facilidade de operação, opte por um sistema de visão 2D. Se você precisa de análise tridimensional, automação complexa ou análise volumétrica, opte por um sistema de visão 3D.
Considerar os principais conceitos por trás dessas tecnologias permitirá que você tome a melhor decisão para sua empresa.