Los sistemas de visión 2D han estado en uso durante décadas y han tenido un buen desempeño en ciertas aplicaciones. Sin embargo, tienen limitaciones inherentes, particularmente en escenarios complejos en los que no pueden cumplir completamente los requisitos.

Con el aumento de la tecnología de visión 3D, se están abordando muchas de estas limitaciones.

Mientras que los sistemas de visión 2D utilizan cámaras CCD o CMOS para capturar dos datos dimensionales, los sistemas de visión 3D emplean una variedad de sensores, como luz estructurada, triangulación láser o tiempo - de - sensores de vuelo, para recopilar tres información dimensional.

Ambos tipos de sistemas comparten componentes comunes, incluidas fuentes de luz, lentes ópticas, software de procesamiento de imágenes e interfaces de comunicación, pero difieren fundamentalmente en cómo capturan e interpretan los datos visuales.

Exploremos las diferencias entre los sistemas de visión 2D y 3D, sus principios operativos y sus respectivas áreas de aplicación.

¿Qué es un sistema de visión 2D?

En un sistema de visión 2D, la imagen capturada es una representación de dos dimensiones (2D) del objetivo. Esto significa que el sistema solo procesa información del eje X e Y y carece de profundidad o datos del eje z -.

En otras palabras, la visión 2D solo puede proporcionar un contorno del objeto sin transmitir información de altura. Como resultado, la visión 2D tiene limitaciones en aplicaciones donde se requiere información de forma precisa.

Sin embargo, la visión 2D todavía funciona bien en tareas más simples, como reconocimiento de características, posicionamiento, detección de tamaño, lectura de códigos de barras, reconocimiento de caracteres, verificación de etiquetas, inspección de calidad y seguimiento de objetivos.

Limitaciones de la visión 2D

• Sensibilidad a la luz: Los sistemas de visión 2D dependen de la luz reflejada del objeto, por lo que los cambios en la luz ambiental o las fluctuaciones en la fuente de luz pueden afectar la precisión. En los entornos de fábrica, la luz o las sombras excesivas o insuficientes pueden difuminar los bordes y características en la imagen, lo que lleva a una detección incorrecta.

• Problemas de contraste: La visión 2D depende del contraste de la superficie del objeto. Para los objetos que son demasiado brillantes o demasiado oscuros, incluso con diferentes configuraciones de iluminación, puede ser difícil capturar con precisión los bordes y características, lo que afecta el rendimiento del sistema.

• Falta de información de profundidad: Como la visión 2D no puede capturar información de altura a lo largo del eje z -, cualquier variación de altura en el objeto objetivo puede dar lugar a errores de imagen y mediciones inexactas.

• Incapacidad para manejar formas 3D complejas: Los sistemas de visión 2D luchan con tres formas complejas - dimensionales, particularmente cuando la tarea requiere medir dimensiones que se extiendan más allá de los planos X o Y, lo que las hace inadecuadas para tareas como la detección de volumen precisa o las operaciones de selección - y -

Principios básicos de la visión 3D

Un sistema de visión 3D captura no solo una imagen de dos - dimensiones, sino que también genera una nube precisa de puntos 3D, que permite que el sistema identifique la posición de cada píxel en el espacio.

Esto significa que el sistema puede capturar datos del eje X, Y y Z, junto con la información de rotación alrededor de cada eje.

Las tecnologías comunes utilizadas para implementar la visión 3D incluyen triangulación con láser, visión estéreo, tiempo de vuelo y luz estructurada.

Si bien el procesamiento de datos 3D requiere más tiempo, potencia informática y soporte de software que procesar datos 2D, avances en procesadores múltiples, algoritmos 3D y herramientas de software han hecho que los sistemas de visión 3D sean capaces de cumplir con los requisitos de rendimiento de la línea de producción.

Además, al capturar de manera confiable los datos 3D, los sistemas de visión 3D superan las limitaciones de los sistemas 2D, como la sensibilidad a la iluminación, el contraste y la distancia de los objetos.

Ventajas de la visión 3D

Al usar la visión 3D, el sistema puede procesar con precisión la forma y la posición de un objeto basado en su modelo digital 3D de alta precisión.

Puede identificar con precisión la posición, el volumen, el ángulo, la planitud y las características del objeto en el espacio, sin verse afectado por los cambios en el entorno de la línea de producción o las propiedades reflectantes o absorbentes de la superficie del objeto.

Esto simplifica significativamente el diseño del sistema y extiende la funcionalidad para manejar tareas que los sistemas de visión 2D no pueden, como el manejo, la detección y el ensamblaje de piezas complejos.

Además, 3D Vision proporciona una solución eficiente y efectiva para las tareas que los sistemas 2D no pueden lograr.

Aunque existen diferencias significativas en la calidad y el rendimiento entre las diferentes tecnologías de visión 3D, seleccionar la tecnología correcta es más compleja que elegir una cámara tradicional, ya que deben considerarse factores como la resolución, el color, la velocidad y la precisión.

Aplicaciones de sistemas de visión 2D y 3D

Aplicaciones de Visión 2D

• Reconocimiento de características: Utilizado en la fabricación para identificar componentes basados ​​en características predefinidas, como logotipos o patrones.

• Lectura de código de barras: Comúnmente empleado en minorista y logística para la gestión de inventario rápido y el seguimiento de productos.

• Medición de tamaño: Aplicado en control de calidad para garantizar que los productos cumplan con las dimensiones especificadas sin requerir información de profundidad.

• Reconocimiento de personajes: Utilizado en sistemas de procesamiento de documentos y OCR (reconocimiento de caracteres ópticos) para convertir el texto impreso en formato digital.

• Verificación de etiquetas: Importante en las industrias de empaque para confirmar la precisión de las etiquetas y su ubicación en los productos.

Aplicaciones de visión 3D

Los sistemas de visión 3D se adoptan cada vez más en aplicaciones que requieren información espacial detallada e interpretación de datos complejos. Las aplicaciones clave incluyen:

• Medición de espesor y volumen: Esencial en industrias como la fabricación y la construcción para garantizar que se cumplan las especificaciones del producto.

• Detección de defectos de la superficie: Empleado en procesos de garantía de calidad para identificar fallas o inconsistencias en las superficies del producto.

• Reconocimiento de forma complejo: Se usa en procesos automatizados de ensamblaje y fabricación donde las formas intrincadas deben identificarse y manejarse con precisión.

• Guía robótica: Crucial para robots autónomos en tareas como elegir y colocar objetos, donde se requiere información espacial precisa.

• Asamblea: Facilita el ensamblaje de componentes proporcionando datos precisos de altura y posición, asegurando una alineación correcta.

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Conclusión

Los sistemas de visión 3D y 2D difieren significativamente en términos de representación de datos, métodos de procesamiento, percepción espacial, áreas de aplicación y algoritmos.

Mientras que 2D Vision se basa principalmente en el análisis de imágenes planas para tareas más simples, 3D Vision ofrece una detección de profundidad y posicionamiento espacial más preciso, lo que lo hace ideal para aplicaciones avanzadas como la navegación robótica y el reconocimiento de forma compleja.

En algunos escenarios, la visión 2D es suficiente para cumplir con los requisitos. Sin embargo, para aplicaciones que requieren mayor precisión e información espacial, 3D Vision ofrece una clara ventaja.

La elección de la tecnología de visión debe basarse en las necesidades y el entorno específicos de la aplicación.