Os sistemas de visão 2D estão em uso há décadas e tiveram um bom desempenho em determinadas aplicações. No entanto, eles têm limitações inerentes, particularmente em cenários complexos, onde não podem atender completamente aos requisitos.

Com o aumento da tecnologia de visão 3D, muitas dessas limitações estão sendo abordadas.

Enquanto os sistemas de visão 2D utilizam câmeras CCD ou CMOS para capturar dois dados dimensionais, os sistemas de visão 3D empregam uma variedade de sensores, como luz estruturada, triangulação a laser ou tempo - de - sensores de vôo, para coletar informações três - dimensionais.

Ambos os tipos de sistemas compartilham componentes comuns, incluindo fontes de luz, lentes ópticas, software de processamento de imagens e interfaces de comunicação, mas diferem fundamentalmente na maneira como capturam e interpretam dados visuais.

Vamos explorar as diferenças entre os sistemas de visão 2D e 3D, seus princípios operacionais e suas respectivas áreas de aplicação.

O que é um sistema de visão 2D?

Em um sistema de visão 2D, a imagem capturada é uma representação de duas dimensões (2D) do alvo. Isso significa que o sistema processa apenas as informações do eixo x e Y e não possui dados de profundidade ou eixo z -

Em outras palavras, a visão 2D só pode fornecer um contorno do objeto sem transmitir informações de altura. Como resultado, a visão 2D tem limitações em aplicações onde são necessárias informações precisas de forma.

No entanto, o 2D Vision ainda tem um bom desempenho em tarefas mais simples, como reconhecimento de recursos, posicionamento, detecção de tamanho, leitura de código de barras, reconhecimento de caracteres, verificação de etiquetas, inspeção de qualidade e rastreamento de destino.

Limitações da visão 2D

• Sensibilidade à luz: Os sistemas de visão 2D dependem da luz refletida do objeto; portanto, as mudanças na luz ambiente ou nas flutuações na fonte de luz podem afetar a precisão. Em ambientes de fábrica, luz ou sombras excessivas ou insuficientes podem embaçar as bordas e os recursos da imagem, levando a detecção incorreta.

• Questões de contraste: A visão 2D depende do contraste da superfície do objeto. Para objetos muito brilhantes ou muito escuros, mesmo com diferentes configurações de iluminação, pode ser difícil capturar com precisão bordas e recursos, afetando o desempenho do sistema.

• Falta de informação de profundidade: Como a visão 2D não pode capturar informações de altura ao longo do eixo z -, qualquer variação de altura no objeto de destino pode resultar em erros de imagem e medições imprecisas.

• Incapacidade de lidar com formas 3D complexas: Os sistemas de visão 2D lutam com as formas três - dimensionais complexas, principalmente quando a tarefa requer medidas de dimensões que se estendem além dos planos x ou y, tornando -os inadequados para tarefas como detecção precisa de volume ou escolha - e - coloque operações.

Princípios básicos da visão 3D

Um sistema de visão 3D captura não apenas uma imagem de duas - dimensionais, mas também gera uma nuvem precisa de pontos 3D, que permite ao sistema identificar a posição de cada pixel no espaço.

Isso significa que o sistema pode capturar dados do eixo x, y e z, juntamente com as informações de rotação em torno de cada eixo.

As tecnologias comuns usadas para implementar a visão 3D incluem triangulação a laser, visão estéreo, tempo de vôo e luz estruturada.

Embora o processamento de dados 3D exija mais tempo, o poder de computação e o suporte de software do que o processamento de dados 2D, os avanços em processadores multi - núcleo, algoritmos 3D e ferramentas de software tornaram os sistemas de visão 3D capazes de atender aos requisitos de taxa de transferência da linha de produção.

Além disso, ao capturar de maneira confiável dados 3D, os sistemas de visão 3D superam as limitações dos sistemas 2D, como sensibilidade à iluminação, contraste e distância do objeto.

Vantagens da visão 3D

Ao usar a visão 3D, o sistema pode processar com precisão a forma e a posição de um objeto com base em seu modelo digital 3D de alta precisão.

O pode identificar com precisão a posição, o volume, o ângulo, o nivelamento e os recursos do objeto, sem serem afetados por alterações no ambiente da linha de produção ou pelas propriedades reflexivas ou absorventes da superfície do objeto.

Isso simplifica o design do sistema e estende a funcionalidade para lidar com tarefas que os sistemas de visão 2D não podem, como manuseio, detecção e montagem complexos.

Além disso, a Visão 3D fornece uma solução eficiente e de custo eficaz para tarefas que os sistemas 2D não podem alcançar.

Embora existam diferenças significativas na qualidade e desempenho entre diferentes tecnologias de visão 3D, a seleção da tecnologia certa é mais complexa do que a escolha de uma câmera tradicional, pois fatores como resolução, cor, velocidade e precisão devem ser considerados.

Aplicações de sistemas de visão 2D e 3D

Aplicações de visão 2D

• Reconhecimento de recursos: Usado na fabricação para identificar componentes com base em recursos predefinidos, como logotipos ou padrões.

• Leitura de código de barras: Comumente empregado no varejo e logística para gerenciamento rápido de inventário e rastreamento de produtos.

• Medição de tamanho: Aplicado no controle de qualidade para garantir que os produtos atendam a dimensões especificadas sem a necessidade de informações de profundidade.

• Reconhecimento de personagens: Utilizado nos sistemas de processamento de documentos e OCR (reconhecimento de caracteres ópticos) para converter texto impresso em formato digital.

• Verificação da etiqueta: Importante nas indústrias de embalagem para confirmar a precisão dos rótulos e sua colocação nos produtos.

Aplicações de visão 3D

Os sistemas de visão 3D são cada vez mais adotados em aplicações que exigem informações espaciais detalhadas e interpretação complexa de dados. As principais aplicações incluem:

• Espessura e medição de volume: Essencial em indústrias como fabricação e construção para garantir que as especificações do produto sejam atendidas.

• Detecção de defeitos de superfície: Empregado em processos de garantia de qualidade para identificar falhas ou inconsistências nas superfícies do produto.

• Reconhecimento de formas complexas: Usado em processos automatizados de montagem e fabricação, onde formas complexas devem ser identificadas e manuseadas com precisão.

• Orientação robótica: Crucial para robôs autônomos em tarefas como escolher e colocar objetos, onde são necessárias informações espaciais precisas.

• Conjunto de peças: Facilita a montagem dos componentes, fornecendo dados precisos de altura e posição, garantindo o alinhamento correto.

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Conclusão

Os sistemas de visão 3D e 2D diferem significativamente em termos de representação de dados, métodos de processamento, percepção espacial, áreas de aplicação e algoritmos.

Enquanto a visão 2D depende principalmente da análise de imagem plana para tarefas mais simples, a Visão 3D oferece sensor de profundidade mais precisa e posicionamento espacial, tornando -o ideal para aplicações avançadas, como navegação robótica e reconhecimento de formas complexas.

Em alguns cenários, a visão 2D é suficiente para atender aos requisitos. No entanto, para aplicações que requerem maior precisão e informações espaciais, o 3D Vision oferece uma vantagem clara.

A escolha da tecnologia de visão deve ser baseada nas necessidades e ambiente específicos de aplicativos.