Jaka jest zasada inspekcji wizyjnej za pomocą kamery 3D?

Wraz z ciągłym rozwojem automatyki przemysłowej tradycyjne-systemy kontroli wizualnej nie są już w stanie sprostać wymaganiom współczesnego przemysłu produkcyjnego w zakresie wysokiej-precyzji,-wydajności i dużej elastyczności kontroli. 3Technologia inspekcji wizyjnej za pomocą kamery D stała się kluczowym narzędziem inteligentnej produkcji i kontroli jakości. Na czym więc polega inspekcja wizyjna za pomocą kamery 3D? Jaka jest jego zasada działania? W tym artykule znajdziesz szczegółową analizę.
1, Podstawowe pojęcia kontroli wizyjnej za pomocą kamery 3D
Kontrola wizyjna za pomocą kamery 3D oznacza zautomatyzowaną metodę wykrywania, która wykorzystuje urządzenia do przetwarzania obrazu 3D (takie jak kamery 3D) w celu uzyskania-trójwymiarowych informacji przestrzennych obiektów i łączy algorytmy przetwarzania obrazu w celu wykrywania i analizowania rozmiaru, kształtu, położenia, defektów itp. obiektów.
W porównaniu z tradycyjnymi systemami wizyjnymi 2D, wizja 3D umożliwia nie tylko uzyskiwanie płaskich obrazów obiektów, ale także informacji o ich głębokości, umożliwiając w ten sposób dokładne rozpoznawanie złożonych struktur, powierzchni, różnic wysokości i innych cech.
2, Zasada działania kamery 3D
Kamera 3D jest podstawowym urządzeniem do realizacji inspekcji wizualnej 3D, a jej zasada działania opiera się głównie na następujących popularnych technologiach:
1. Światło strukturalne
Technologia światła strukturalnego rzutuje określone wzory świetlne (takie jak paski lub kropki) na powierzchnię obiektu, a gdy światło napotka falowanie powierzchni, ulega deformacji. Po zarejestrowaniu tych zniekształconych wzorów za pomocą aparatu informacje o głębi każdego piksela są obliczane za pomocą algorytmów przetwarzania obrazu w celu skonstruowania-trójwymiarowego modelu obiektu.
Zalety: Wysoka precyzja, odpowiednia do scenariuszy statycznych lub przy niskiej prędkości
Wady: wrażliwy na światło otoczenia, nieodpowiedni do-szybkiego wykrywania lub wykrywania powierzchni odblaskowych
Zastosowanie: wykrywanie rozmiaru ramki telefonu komórkowego, pomiar płaskości elementów elektronicznych itp
2. Czas lotu (ToF)
Technologia ToF oblicza odległość między obiektem a kamerą, emitując impulsy światła podczerwonego i mierząc czas potrzebny na odbicie światła z powrotem do kamery. Dzięki szybkiemu skanowaniu całego pola widzenia system może wygenerować pełną mapę głębi.
Zalety: Szybka reakcja, odpowiednia do dynamicznej detekcji
Wady: niska rozdzielczość, dokładność ograniczona odległością
Zastosowania: unikanie przeszkód AGV, pomiar objętości przesyłek, jazda autonomiczna itp
3. Widzenie stereoskopowe
Symuluj zasadę ludzkiej percepcji wzrokowej, użyj dwóch kamer, aby uchwycić ten sam obiekt pod różnymi kątami, oblicz rozbieżność za pomocą algorytmów dopasowywania obrazu, a tym samym oblicz trójwymiarowe-współrzędne obiektu.
Zalety: Prosta konstrukcja, niski koszt
Wady: Wysokie wymagania dotyczące tekstury, trudne do dopasowania obszary o słabej teksturze
Zastosowania: chwytanie robotów, nawigacja zewnętrzna, rozpoznawanie obiektów
3, Przebieg kontroli wizualnej 3D
Kompletny system kontroli wizualnej 3D zazwyczaj obejmuje następujące kroki:
1. Akwizycja obrazu
Uzyskaj dane obrazu zawierające informacje o głębokości za pomocą kamery 3D, takie jak mapy chmur punktów, mapy głębi lub mapy w skali szarości.
2. Wstępne przetwarzanie obrazu
Wykonuj odszumianie, filtrowanie, transformację współrzędnych i inne przetwarzanie surowych danych, aby poprawić stabilność i dokładność kolejnych algorytmów.
3. Ekstrakcja i dopasowanie cech
Wyodrębnij kluczowe cechy obrazu, takie jak krawędzie, kontury i płaszczyzny, i porównaj je ze standardowymi modelami lub szablonami, aby zidentyfikować defekty lub odchylenia.
4. 3Rekonstrukcja i pomiar D
Wykorzystywanie danych chmury punktów do rekonstrukcji-trójwymiarowego modelu obiektu na potrzeby pomiaru rozmiaru, obliczenia objętości, analizy kształtu i do innych celów.
5. Identyfikacja i ocena wady
Łączenie algorytmów uczenia maszynowego lub głębokiego uczenia się w celu klasyfikowania i określania wykrytych anomalii oraz wyjściowych wyników wykrywania.
4, Zalety kontroli wizualnej 3D
W porównaniu z tradycyjną inspekcją ręczną lub systemami wizyjnymi 2D, inspekcja wizyjna 3D ma następujące istotne zalety:
Wysoka precyzja: może osiągnąć dokładność pomiaru na poziomie mikrometru, a nawet submilimetra, spełniając wymagania precyzyjnej produkcji.
Wysoka zdolność adaptacji: możliwość obsługi złożonych kształtów, odbić, przezroczystości, niskiego kontrastu i innych trudnych w obsłudze scen 2D.
Wysoka wydajność: prędkość automatycznego wykrywania jest duża, odpowiednia dla-lini produkcyjnych na dużą skalę.
Bezkontaktowy: pozwala uniknąć uszkodzenia przedmiotu obrabianego i nadaje się do produktów delikatnych lub{0}}o wysokiej wartości.
5, Typowe scenariusze zastosowań
Inspekcja wizualna 3D jest szeroko stosowana w wielu branżach, a oto kilka typowych scenariuszy:
Produkcja elektroniki: wykrywanie połączeń lutowanych PCB, dokładność montażu chipów, wymiary obudowy telefonu itp.
Komponenty samochodowe: mierz błędy wymiarowe i wady powierzchni bloków cylindrów silnika, przekładni i klocków hamulcowych.
Logistyka i magazynowanie: automatycznie mierz objętość paczki, identyfikuj położenie ładunku i prowadź pojazd AGV tak, aby omijał przeszkody.
Żywność i medycyna: Testowanie integralności opakowań, szczelności zakrętek i wad wyglądu tabletek.
6, Przyszłe trendy rozwojowe
Wraz z ciągłym postępem sztucznej inteligencji, obliczeń brzegowych i technologii czujników, inspekcja wizualna 3D rozwija się w kierunku wyższej dokładności, większej szybkości i silniejszej inteligencji:
Wizja AI+3D: zastosowanie algorytmów głębokiego uczenia się w przetwarzaniu chmur punktów i rozpoznawaniu defektów staje się coraz bardziej powszechne.
Przetwarzanie brzegowe: wdrażaj algorytmy przetwarzania obrazu na urządzeniach lokalnych, aby uzyskać reakcję milisekundową.
Fuzja wielu czujników: połączenie wielu czujników, takich jak RGB, podczerwień i laser, w celu poprawy niezawodności wykrywania.
Modularyzacja i standaryzacja: promowanie szybkiego wdrażania i popularyzacji przemysłowej systemów wizyjnych 3D.
7, Zakończenie
Technologia kontroli wizyjnej za pomocą kamery 3D stopniowo staje się „inteligentnym okiem” automatyki przemysłowej. Nie tylko poprawia dokładność i skuteczność wykrywania, ale także zapewnia solidną podstawę danych dla inteligentnej produkcji. W przyszłości, wraz z ciągłym rozwojem technologii, wizja 3D zademonstruje swój potężny potencjał zastosowań w większej liczbie dziedzin.