I sistemi di visione 2D sono in uso da decenni e si sono comportati bene in alcune applicazioni. Tuttavia, hanno limiti intrinseci, in particolare in scenari complessi in cui non possono soddisfare completamente i requisiti.

Con l'ascesa della tecnologia della visione 3D, molte di queste limitazioni vengono affrontate.

Mentre i sistemi di visione 2D utilizzano le telecamere CCD o CMOS per catturare due dati - dimensionali, i sistemi di visione 3D impiegano una serie di sensori, come luce strutturata, triangolazione laser o tempo - di - sensori di volo, per raccogliere tre informazioni dimensionali.

Entrambi i tipi di sistemi condividono componenti comuni, tra cui fonti di luce, lenti ottiche, software di elaborazione delle immagini e interfacce di comunicazione, ma differiscono fondamentalmente nel modo in cui catturano e interpretano i dati visivi.

Esploriamo le differenze tra i sistemi di visione 2D e 3D, i loro principi operativi e le rispettive aree di applicazione.

Cos'è un sistema di visione 2D?

In un sistema di visione 2D, l'immagine catturata è una rappresentazione a due - dimensionali (2D) del bersaglio. Ciò significa che il sistema elabora solo le informazioni sull'asse X e Y e manca di dati di profondità o assi Z -

In altre parole, la visione 2D può fornire solo un contorno dell'oggetto senza trasmettere informazioni sull'altezza. Di conseguenza, 2D Vision ha limitazioni nelle applicazioni in cui sono necessarie informazioni precise.

Tuttavia, 2D Vision si comporta ancora bene in compiti più semplici come il riconoscimento delle caratteristiche, il posizionamento, il rilevamento delle dimensioni, la lettura dei codici a barre, il riconoscimento dei caratteri, la verifica dell'etichetta, l'ispezione della qualità e il monitoraggio del bersaglio.

Limitazioni della visione 2D

• Sensibilità alla luce: I sistemi di visione 2D si basano sulla luce riflessa dall'oggetto, quindi i cambiamenti nella luce ambientale o le fluttuazioni della sorgente luminosa possono influire sulla precisione. In ambienti di fabbrica, la luce o le ombre eccessive o insufficienti possono offuscare i bordi e le caratteristiche nell'immagine, portando a un rilevamento errato.

• Problemi di contrasto: La visione 2D dipende dal contrasto della superficie dell'oggetto. Per oggetti troppo luminosi o troppo scuri, anche con diverse configurazioni di illuminazione, può essere difficile catturare con precisione bordi e caratteristiche, influenzando le prestazioni del sistema.

• Mancanza di informazioni di profondità: Poiché la visione 2D non è in grado di acquisire informazioni sull'altezza lungo l'asse z

• Incapacità di gestire forme 3D complesse: I sistemi di visione 2D lottano con forme complesse a tre - dimensionali, in particolare quando il compito richiede misurazioni che si estendono oltre gli aerei X o Y, rendendoli inadatti a attività come il rilevamento o la scelta del volume preciso - e - Posizionare operazioni.

Principi di base della visione 3D

Un sistema di visione 3D cattura non solo un'immagine a due - dimensionali, ma genera anche una nuvola di punti 3D precisa, che consente al sistema di identificare la posizione di ciascun pixel nello spazio.

Ciò significa che il sistema può catturare i dati dell'asse X, Y e Z, insieme alle informazioni di rotazione attorno a ciascun asse.

Le tecnologie comuni utilizzate per implementare la visione 3D includono triangolazione laser, visione stereo, tempo di volo e luce strutturata.

Mentre l'elaborazione dei dati 3D richiede più tempo, potenza di elaborazione e supporto software rispetto ai dati 2D, i progressi in processori multi -

Inoltre, catturando in modo affidabile i dati 3D, i sistemi di visione 3D superano i limiti dei sistemi 2D, come la sensibilità all'illuminazione, al contrasto e alla distanza degli oggetti.

Vantaggi della visione 3D

Quando si utilizza la visione 3D, il sistema può elaborare accuratamente la forma e la posizione di un oggetto in base al suo modello digitale 3D ad alta precisione.

La può identificare con precisione la posizione, il volume, l'angolo, la planarità e le caratteristiche dello spazio dell'oggetto, senza essere influenzati dai cambiamenti nell'ambiente della linea di produzione o dalle proprietà riflettenti o assorbenti della superficie dell'oggetto.

Ciò semplifica in modo significativo la progettazione del sistema e estende la funzionalità per gestire compiti che i sistemi di visione 2D non possono, come la gestione complessa delle parti, il rilevamento e l'assemblaggio.

Inoltre, 3D Vision fornisce una soluzione efficiente e di costo - efficace per le attività che i sistemi 2D non possono raggiungere.

Sebbene ci siano differenze significative nella qualità e nelle prestazioni tra le diverse tecnologie di visione 3D, la selezione della tecnologia giusta è più complessa rispetto alla scelta di una fotocamera tradizionale, poiché devono essere presi in considerazione fattori come la risoluzione, il colore, la velocità e l'accuratezza.

Applicazioni di sistemi di visione 2D e 3D

Applicazioni di visione 2D

• Riconoscimento delle caratteristiche: Utilizzato nella produzione per identificare i componenti basati su caratteristiche predefinite, come loghi o motivi.

• Lettura del codice a barre: Comunemente impiegato nella vendita al dettaglio e nella logistica per la gestione rapida dell'inventario e il monitoraggio dei prodotti.

• Misurazione delle dimensioni: Applicato nel controllo di qualità per garantire che i prodotti soddisfino le dimensioni specificate senza richiedere informazioni di profondità.

• Riconoscimento del personaggio: Utilizzato nei sistemi di elaborazione dei documenti e OCR (riconoscimento dei caratteri ottici) per convertire il testo stampato in formato digitale.

• Verifica dell'etichetta: Importante per le industrie di imballaggi per confermare l'accuratezza delle etichette e il loro posizionamento sui prodotti.

Applicazioni di visione 3D

I sistemi di visione 3D sono sempre più adottati in applicazioni che richiedono informazioni spaziali dettagliate e complesse interpretazione dei dati. Le applicazioni chiave includono:

• Misurazione di spessore e volume: Essenziale in settori come la produzione e la costruzione per garantire che le specifiche del prodotto siano soddisfatte.

• Rilevamento del difetto di superficie: Impiegato in processi di garanzia della qualità per identificare difetti o incoerenze sulle superfici del prodotto.

• Riconoscimento di forma complesso: Utilizzato nei processi automatizzati di assemblaggio e produzione in cui devono essere identificate e gestite in modo accurato forme complesse.

• Guida robotica: Cruciale per robot autonomi in compiti come la raccolta e il posizionamento di oggetti, dove sono richieste informazioni spaziali precise.

• Assemblea di parte: Facilita l'assemblaggio dei componenti fornendo dati accurati di altezza e posizione, garantendo un corretto allineamento.

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Conclusione

I sistemi di visione 3D e 2D differiscono in modo significativo in termini di rappresentazione dei dati, metodi di elaborazione, percezione spaziale, aree di applicazione e algoritmi.

Mentre la visione 2D si basa principalmente sull'analisi piatta dell'immagine per compiti più semplici, la visione 3D offre un rilevamento della profondità più preciso e un posizionamento spaziale, rendendolo ideale per applicazioni avanzate come la navigazione robotica e il riconoscimento di forma complessa.

In alcuni scenari, la visione 2D è sufficiente per soddisfare i requisiti. Tuttavia, per le applicazioni che richiedono una maggiore precisione e informazioni spaziali, la visione 3D offre un chiaro vantaggio.

La scelta della tecnologia della visione dovrebbe essere basata sulle esigenze e sull'ambiente specifiche dell'applicazione.