Jaký je princip kontroly strojového vidění 3D kamerou?

S neustálým rozvojem průmyslové automatizace již tradiční dvourozměrné systémy vizuální kontroly nejsou schopny uspokojit požadavky moderního výrobního průmyslu na vysokou-přesnost, vysokou{2}}efektivitu a vysokou flexibilitu kontroly. 3Technologie D kamerového strojového vidění se ukázala jako klíčový nástroj v inteligentní výrobě a kontrole kvality. Co je tedy inspekce strojového vidění 3D kamerou? Jaký je princip jeho fungování? Tento článek vám poskytne podrobnou analýzu.
1, Základní pojmy kontroly strojového vidění 3D kamerou
Inspekce strojového vidění 3D kamerou označuje automatizovanou metodu detekce, která využívá 3D zobrazovací zařízení (jako jsou 3D kamery) k získání trojrozměrných prostorových informací o objektech a kombinuje algoritmy zpracování obrazu k detekci a analýze velikosti, tvaru, polohy, vad atd. objektů.
Ve srovnání s tradičními systémy 2D vidění dokáže 3D vidění získat nejen rovinné obrazy objektů, ale také informace o jejich hloubce, čímž je dosaženo přesného rozpoznání složitých struktur, povrchů, výškových rozdílů a dalších prvků.
2, Princip fungování 3D kamery
3D kamera je základním zařízením pro implementaci 3D vizuální kontroly a její pracovní princip se opírá hlavně o následující běžné technologie:
1. Strukturované světlo
Technologie strukturovaného světla promítá specifické světelné vzory (jako jsou pruhy nebo tečky) na povrch předmětu, a když světlo narazí na zvlnění povrchu, dojde k jeho deformaci. Po zachycení těchto deformovaných vzorů kamerou se informace o hloubce každého pixelu vypočítá pomocí algoritmů pro zpracování obrazu, aby se vytvořil trojrozměrný model objektu.
Výhody: Vysoká přesnost, vhodná pro statické nebo pomalé scénáře
Nevýhody: Citlivé na okolní světlo, nevhodné pro vysokorychlostní{0}}detekci nebo detekci reflexního povrchu
Aplikace: Detekce velikosti rámu mobilního telefonu, měření rovinnosti elektronických součástí atd
2. Doba letu (ToF)
Technologie ToF vypočítává vzdálenost mezi objektem a kamerou tak, že vysílá infračervené světelné impulsy a měří dobu, za kterou se světlo odrazí zpět do kamery. Rychlým skenováním celého zorného pole dokáže systém vygenerovat kompletní hloubkovou mapu.
Výhody: Rychlá odezva, vhodné pro dynamickou detekci
Nevýhody: Nízké rozlišení, přesnost omezená vzdáleností
Aplikace: AGV vyhýbání se překážkám, měření objemu balíků, autonomní řízení atd
3. Stereo Vision
Simulujte princip lidského vizuálního vnímání, použijte dvě kamery k zachycení stejného objektu z různých úhlů, vypočítejte disparitu pomocí algoritmů pro porovnávání obrazu, a tak vypočítejte trojrozměrné souřadnice objektu.
Výhody: Jednoduchá konstrukce, nízká cena
Nevýhody: Vysoké požadavky na texturu, obtížné sladění slabých oblastí textury
Aplikace: Uchopení robota, venkovní navigace, rozpoznávání objektů
3, Pracovní postup 3D vizuální kontroly
Kompletní 3D vizuální kontrolní systém obvykle zahrnuje následující kroky:
1. Pořizování snímků
Získejte obrazová data obsahující informace o hloubce prostřednictvím 3D kamery, jako jsou mapy mračna bodů, mapy hloubky nebo mapy ve stupních šedi.
2. Předzpracování obrazu
Proveďte odstranění šumu, filtrování, transformaci souřadnic a další zpracování na nezpracovaných datech, abyste zlepšili stabilitu a přesnost následných algoritmů.
3. Extrakce rysů a párování
Extrahujte klíčové prvky z obrázku, jako jsou hrany, obrysy a roviny, a porovnejte je se standardními modely nebo šablonami, abyste identifikovali vady nebo odchylky.
4. 3D rekonstrukce a měření
Použití dat mračna bodů k rekonstrukci trojrozměrného modelu objektu pro měření velikosti, výpočet objemu, analýzu tvaru a další účely.
5. Identifikace a posouzení vad
Kombinace algoritmů strojového učení nebo hlubokého učení pro klasifikaci a určení zjištěných anomálií a výstup výsledků detekce.
4, Výhody 3D vizuální kontroly
Ve srovnání s tradiční manuální kontrolou nebo systémy 2D vidění má 3D kontrola následující významné výhody:
Vysoká přesnost: Může dosáhnout přesnosti měření na úrovni mikrometrů nebo dokonce submilimetrů, což splňuje požadavky na přesnou výrobu.
Vysoká přizpůsobivost: dokáže zpracovat složité tvary, odrazy, průhlednost, nízký kontrast a další 2D obtížně zvládnutelné scény.
Vysoká účinnost: Rychlost automatické detekce je vysoká, vhodná pro-velké výrobní linky.
Bezkontaktní: Zabraňuje poškození obrobku a je vhodný pro křehké nebo vysoce{0}}hodnotné produkty.
5, Typické aplikační scénáře
3D vizuální kontrola byla široce používána v mnoha odvětvích a níže jsou některé typické scénáře:
Elektronická výroba: detekce pájených spojů PCB, přesnost montáže čipu, rozměry krytu telefonu atd.
Automobilové komponenty: měření rozměrových chyb a povrchových vad bloků válců motoru, převodů a brzdových destiček.
Logistika a skladování: Automaticky měřte objem balíku, identifikujte polohu nákladu a navádějte AGV, abyste se vyhnuli překážkám.
Potraviny a léky: Testování neporušenosti obalu, těsnění uzávěru lahvičky a vad vzhledu tablet.
6, Budoucí vývojové trendy
S neustálým pokrokem umělé inteligence, edge computingu a senzorové technologie se 3D vizuální kontrola vyvíjí směrem k vyšší přesnosti, vyšší rychlosti a silnější inteligenci:
AI+3D Vision: Aplikace algoritmů hlubokého učení při zpracování mračna bodů a rozpoznávání defektů je stále rozšířenější.
Edge computing: nasazení algoritmů pro zpracování obrazu na lokálních zařízeních pro dosažení milisekundové odezvy.
Fúze více senzorů: Kombinace více senzorů, jako je RGB, infračervený a laser, pro zlepšení odolnosti detekce.
Modularizace a standardizace: Podpora rychlého nasazení a průmyslové popularizace systémů 3D vidění.
7, Závěr
Technologie 3D kamerového strojového vidění se postupně stává „chytrým okem“ průmyslové automatizace. Nejenže zlepšuje přesnost a efektivitu detekce, ale také poskytuje solidní datový základ pro inteligentní výrobu. V budoucnu, s neustálou vyspělostí technologie, bude 3D vidění demonstrovat svůj silný aplikační potenciál ve více oblastech.