Введение
Системы 2D- и 3D-видения объединяются в зонтик машинного зрения. Их возникновение относится к 1960-м годам и созданию первой ПЗС-камеры. Постепенно научный и технологический прогресс привел к появлению первых систем 2D-видения. К 1980-м годам лидеры отрасли начали разрабатывать сложные системы 3D-видения. Однако они были слишком дорогими для широкого применения.
Сегодня системы 2D- и 3D-видения являются неотъемлемой частью производства, автоматизации и Индустрии 4.0. Ранее фотоэлектрические датчики помогали добиться автоматизации машин. Однако они подходили только для слепых роботов, выполняющих повторяющиеся задачи. 2D- и 3D-видение позволяет машинам выполнять действия, которые раньше считались невозможными. По этой причине некоторые отрасли промышленности отказываются от использования фотоэлектрических датчиков. Но как человеку, начинающему работать в этой отрасли, понять, какая система технического зрения ему подходит?
Что такое система 2D-видения?
Система 2D-видения захватывает изображение объекта и представляет его в двухмерной плоскости. Она измеряет расстояния только в координатах x и y, то есть может вычислить только длину и ширину объекта. Системы двумерного зрения решают несколько производственных задач. Они отлично справляются с такими задачами сканирования, как распознавание объектов и контроль поверхности. Кроме того, системы 2D-видения ускоряют производственные линии благодаря считыванию штрих-кодов и обнаружению предметов.
Поскольку системы 2D-видения существуют уже давно, они надежны, эффективны и недороги. Многие фабрики пользуются преимуществами систем 2D-видения и строят свои производственные линии на их основе. Однако одним из основных недостатков 2D-систем является то, что они не могут воспринимать глубину объекта. Поэтому они не подходят для точных 3D-измерений. Они также не могут выполнять такие задачи, как объемный анализ и подбор и размещение объектов.
Развитие 3D-видения позволило преодолеть эти трудности. 3D-видение представляет собой новое поколение машинного зрения, способное вывести автоматизацию промышленности на новый уровень.
Что такое система 3D-видения?
Система 3D-видения может измерять все трехмерные атрибуты объекта. Она использует камеры и фотограмметрические методы для создания 3D-модели. Она генерирует облако точек, в котором каждая координата соотносится с точкой на внешней стороне объекта. Программные инструменты анализируют это 3D-изображение, чтобы измерить размеры объекта.
Системы 3D-видения используют четыре основных метода: структурированный свет, время пролета, стереовидение и лазерная триангуляция. Эти методы используют различные инструменты и установки для сбора информации для 3D-модели. Машинное 3D-зрение позволяет автоматизировать работу на новом уровне по сравнению с 2D-зрением. Если раньше роботы были ограничены повторяющимися задачами, то теперь они могут выполнять сложную работу в различных условиях.
Системы 3D-видения используются на предприятиях для ограничения участия человека, повышения эффективности и производительности, а также обеспечения безопасности оператора. Они выполняют точные измерения, анализ формы, наведение роботов, операции по подбору и размещению, сборку бункеров и проверку сборки.
Различия между 2D и 3D системами технического зрения
Технология машинного зрения ежегодно переживает бурный рост и внедрение инноваций. Хотя может показаться, что 3D-зрение вытеснит 2D-зрение, это не так. Сравнив эти атрибуты, мы сможем лучше понять, что это значит,
| Система 2D-видения | Система 3D-видения | |
| Возможности измерения | Он может измерять длину и ширину объекта. Он также может выполнять анализ площади. Измерение зависит от наблюдения за контрастностью и отклонениями поверхности. На измерение может повлиять недостаток освещения или неровные поверхности. | Он может измерять длину, ширину и глубину. Он способен выполнять объемный анализ. Инструмент моделирования создает представление объекта в виде облака точек. Программное обеспечение и инструменты искусственного интеллекта выполняют измерения на основе этого представления. На него не влияют несоответствия окружающей среды. |
| Точность и аккуратность | Он обеспечивает хорошую точность и аккуратность в контролируемых условиях. На производительность могут влиять условия освещения. Если объект блестящий и недостаточно контрастный, системы двухмерного зрения могут испытывать трудности с его распознаванием. | Они отличаются исключительной точностью и аккуратностью. Системы 3D-видения способны моделировать размеры объекта. Они хорошо работают в условиях недостаточной освещенности и низкой контрастности. |
| Скорость осмотра | Они отличаются более высокой скоростью осмотра. Они подходят для анализа объектов на сборочных линиях и в условиях быстрого производства. | 3D-инспекция - трудоемкий процесс. Составление карты и создание 3D-модели требует больших вычислительных затрат. |
| Вывод и анализ данных | Аппараты двумерного зрения генерируют изображение объекта в плоскости x и y. Сравнивая контраст на разных участках изображения, мы определяем контуры. Измерения выполняются на двухмерной плоскости. | Устройства 3D-видения создают облако точек, отображающее объект в системе координат. Каждая точка представлена в трехмерной системе координат. Измерения производятся по осям x, y и z. |
| Соображения, связанные с затратами | 2D-видение недорого и легко устанавливается. Оно использует простое аппаратное и программное оборудование. | 3D-видение дорого и сложно в настройке. Сложные аппаратные и программные средства моделирования повышают стоимость систем 3D-видения. |
| Простота использования и требования к обучению | 2D-видение относительно просто в использовании. Время обучения операторов невелико. Оборудование простое и понятное в использовании. | Системы 3D-видения сложны и требуют всестороннего обучения оператора. Оборудование может быть разнообразным и сложным в использовании. |
Вопросы и ответы о системах 2D- и 3D-видения
В чем преимущества 2D- и 3D-систем технического зрения?
Внедрение систем 2D- и 3D-видения произвело революцию в обрабатывающей промышленности. Системы 2D-зрения позволяют выполнять некоторые повторяющиеся задачи, такие как контроль качества, обнаружение дефектов и считывание штрих-кодов. Системы 3D-зрения позволяют роботам принимать автономные решения и выполнять такие высокосложные задачи, как комплектация, 3D-инспекция и объемные измерения. В целом системы 2D- и 3D-видения повышают эффективность и производительность производства, снижая трудозатраты и количество отходов.
Система 2D-видения или система 3D-видения, что выбрать?
Хотя может показаться, что системы 3D-видения могут захватить рынок, это не так. И 2D-, и 3D-системы технического зрения отлично зарекомендовали себя в разных областях и будут оставаться актуальными для производителей. При покупке системы технического зрения следует помнить о следующих моментах:
- Системы 2D-видения отлично справляются с задачами низкой сложности и высокой скорости. Они отлично подходят для считывания штрих-кодов, проверки этикеток, контроля качества и конвейерной ленты.
- Системы 3D-видения отличаются высокой точностью и аккуратностью. Они обеспечивают более высокий уровень автоматизации в таких приложениях, как 3D-печать, роботизированное наведение, комплектация контейнеров и измерение объема.
- В условиях недостаточной освещенности и динамики системы двухмерного зрения работают не лучшим образом.
- Факторы окружающей среды не влияют на производительность систем 3D-видения.
- Системы 2D-видения дешевле в приобретении. Их легче устанавливать и модернизировать, поскольку они так широко используются на предприятиях.
- Системы 3D-видения гораздо дороже в приобретении. Кроме того, они сложны в установке и обслуживании.
В каких отраслях промышленности обычно используются измерительные системы технического зрения?
Системы технического зрения используются во многих отраслях промышленности, о чем можно судить по доле рынка ведущих компаний в области машинного зрения. Несмотря на это, рынок остается высококонкурентным и фрагментированным с большим количеством ключевых игроков. Вот основные отрасли, в которых вы можете увидеть системы технического зрения:
- Производство: Машинное зрение позволяет автоматизировать такие заводские и складские задачи, как контроль качества, комплектация, проверка этикеток, считывание штрих-кодов и т. д.
- Здравоохранение: Машинное зрение получило широкое распространение в медицинской промышленности. Высокоточные системы трехмерного зрения используются в хирургических машинах, сканирующих устройствах, испытательных станциях и т. д.
- Розничная торговля: В розничной торговле используются системы 2D- и 3D-видения. 2D-зрение позволило быстро оформлять и собирать заказы в магазинах. 3D-видение позволило создавать виртуальные зеркала и проводить расширенный анализ покупателей.
- Транспорт и логистика: Системы 2D- и 3D-видения обеспечивают эффективный и последовательный контроль цепочки поставок.
В чем преимущества машинного зрения перед традиционными методами измерения?
Машинное зрение обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными методами измерения, например:
- Бесконтактное измерение: Машинное зрение может эффективно анализировать деформирующиеся или хрупкие объекты, поскольку оно не зависит от физических датчиков.
- Разнообразие сканирование: Системы 2D- и 3D-видения могут анализировать различные объекты, включая плоские, изогнутые, сферические, неровные или деформируемые поверхности.
- Распознавание дефектов: Иногда при производстве могут возникать незначительные дефекты. Выявить их на глаз очень сложно. Машинное зрение позволяет обнаружить даже самые мелкие ошибки с помощью программного обеспечения для моделирования.
- Управление роботами: Одно из лучших преимуществ машинного зрения - его идеальное взаимодействие с робототехникой. Это позволяет автоматизировать и управлять машинами при выполнении различных задач.
- Больше производительности, меньше отходов: Робототехника позволяет производителям достигать высокого уровня точности и аккуратности. Двухмерное и трехмерное зрение помогает повысить производительность предприятия, снижая эксплуатационные расходы и количество отходов.
Заключение
Благодаря появлению систем 2D- и 3D-видения человечество еще на один шаг приблизилось к эре автоматизации и робототехники.
На первый взгляд может показаться, что системы 3D-видения вытеснят 2D-технологии. Однако это не так. Обе технологии видения имеют свои сильные и слабые стороны.
Если вам нужна простая интеграция, быстрый контроль и простота управления, выбирайте систему технического зрения 2D. Если вам требуется трехмерный анализ, сложная автоматизация или объемный анализ, выбирайте 3D-систему технического зрения.
Рассмотрение ключевых концепций, лежащих в основе этих технологий, позволит вам принять лучшее решение для вашего бизнеса.