मशीन विजन में 2डी, 2.5डी और 3डी तकनीकें

मशीन विजन तकनीक आधुनिक औद्योगिक स्वचालन और स्मार्ट विनिर्माण की एक महत्वपूर्ण स्तंभ है, जिसका उपयोग निरीक्षण, नौवहन, गुणवत्ता नियंत्रण और अन्य क्षेत्रों में व्यापक रूप से किया जाता है। इनमें से, 2डी, 2.5डी और 3डी दृष्टि तकनीकें तीन प्रमुख तकनीकें हैं, जिनमें से प्रत्येक की अलग-अलग विशेषताएं और उपयोग के दायरे हैं।

I. 2डी दृष्टि तकनीक: समतल दृश्य, सरल और कुशल

1. तकनीकी विशेषताएं

2डी दृष्टि तकनीक समतल चित्रों की प्रक्रिया करती है, जैसे कैमरे से फोटो लेना और इस फोटो का विश्लेषण करके कार्य पूरा करना। इसके मुख्य चरण निम्नलिखित हैं:

छवि अधिग्रहण: उद्योगिक कैमरों का उपयोग ग्रेस्केल या रंगीन चित्रों को कैप्चर करने के लिए किया जाता है, और प्रकाश व्यवस्था का उपयोग फोटो को स्पष्ट बनाने के लिए किया जाता है।

प्रीप्रोसेसिंग: फ़िल्टरिंग या कॉन्ट्रास्ट सुदृढीकरण के माध्यम से छवियों में मुख्य जानकारी को अधिक स्पष्ट बनाना।

विशेषता निष्कर्षण: तस्वीरों में सीधी रेखाएँ, रूपरेखा या कोने बिंदुओं जैसी विशेषताओं की पहचान करना।

पैटर्न पहचान: एल्गोरिदम का उपयोग करके इन विशेषताओं के क्या होने का निर्णय लेना, जैसे कि पाठ या पैटर्न।

माप और स्थिति निर्धारण: वस्तु के आकार और स्थिति की गणना करना।

दोष का पता लगाना: मानक छवियों के साथ तुलना करके पता लगाना कि समस्याएँ कहाँ मौजूद हैं।

2. उपयुक्त परिदृश्य

2डी दृष्टि तकनीक उन कार्यों के लिए उपयुक्त है जिन्हें केवल सतहों को देखने की आवश्यकता होती है और वस्तु की मोटाई की आवश्यकता नहीं होती, उदाहरणार्थ:

जांचना कि क्या कारखानों में उत्पाद लेबल सही ढंग से मुद्रित हैं।

लॉजिस्टिक पैकेजों पर बारकोड स्कैन करना।

सर्किट बोर्ड की सतह पर खरोंच या धब्बे का पता लगाना।

3. लाभ और सीमाएँ

लाभ: सरल उपकरण, कम लागत, तेज़ प्रसंस्करण गति, बड़ी मात्रा में कार्यों को त्वरित करने के लिए उपयुक्त।

सीमाएं: वस्तु की ऊंचाई या गहराई नहीं जान सकते, जटिल आकारों या आवृत वस्तुओं के खिलाफ बेबस।

II. 2.5D दृष्टि प्रौद्योगिकी: ऊंचाई जोड़ना, आधा-चरण स्टीरियो

1. तकनीकी विशेषताएं

2.5D दृष्टि प्रौद्योगिकी 2D के एक अतिरिक्त सूचना स्तर को जोड़ती है: वस्तु की ऊंचाई। यह पूर्ण 3D मॉडल नहीं है लेकिन लेजर या गहराई कैमरों का उपयोग करके समतल चित्रों पर प्रत्येक बिंदु पर ऊंचाई को चिह्नित करता है। सामान्य विधियों में शामिल हैं:

आकृति मापन: ऊंचाई में परिवर्तन को मापने के लिए लेजर के साथ वस्तु सतह को स्कैन करना।

गहराई मानचित्र: ऊंचाई सूचना वाले चित्रों को उत्पन्न करने के लिए विशेष कैमरों का उपयोग करना।

सरल शब्दों में, 2.5D एक समतल फोटो में "ऊंचाई टैग" जोड़ने के समान है लेकिन केवल एक कोण से दृश्य।

2. लागू परिदृश्य

2.5D उन परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है जिनमें वस्तु की ऊंचाई की आवश्यकता होती है लेकिन पूर्ण 3D आकार की नहीं, उदाहरण के लिए:

जांचना कि सर्किट बोर्ड पर घटकों की ऊंचाई सामान्य है या नहीं।

मापना कि वस्तुओं की सतह सपाट है या उभरे हुए भाग हैं।

नेविगेशन के दौरान रोबोट को बाधा की ऊंचाई का आकलन करने में सहायता करना।

3. लाभ और सीमाएं

लाभ: 2D की तुलना में अधिक ऊंचाई की जानकारी होती है लेकिन 3D से सस्ता और सरल; अच्छा लागत-प्रदर्शन।

सीमाएं: केवल एक कोण से दृश्य; जटिल 3डी संरचनाओं या बहु-सतही आवृत्ति को संभाल नहीं सकता।

III. 3D दृष्टि प्रौद्योगिकी: पूर्ण स्टीरियो, सूचना से समृद्ध

1. तकनीकी विशेषताएं

3डी दृष्टि प्रौद्योगिकी वस्तु के 3डी आकार और स्थानिक स्थिति को पूरी तरह से प्रस्तुत कर सकती है, जैसे वस्तु की पैनोरमिक तस्वीर बनाना। कार्यान्वयन विधियां शामिल हैं:

स्टीरियो दृष्टि: विभिन्न कोणों से तस्वीरें लेने और गहराई की गणना करने के लिए कई कैमरों का उपयोग करें।

लेजर स्कैनिंग: आकार को रिकॉर्ड करने के लिए लेजर के साथ वस्तु की सतह को स्कैन करें।

संरचित प्रकाश: वस्तुओं पर प्रकाश पैटर्न प्रक्षेपित करें और विकृति के आधार पर 3डी आकार को पुनर्निर्मित करें।

फ्लाईट (ToF) का समय: दूरी की गणना करने के लिए प्रकाश के उत्सर्जन-वापसी समय को मापें।

3डी पुनर्निर्माण: 3डी मॉडल बनाने के लिए कई तस्वीरों या बिंदु बादल डेटा का उपयोग करें।

2.उपयोग के परिदृश्य

3डी प्रौद्योगिकी उन कार्यों के लिए उपयुक्त है जिनमें सटीक 3डी जानकारी की आवश्यकता होती है, जैसे:

रोबोट को अनियमित वस्तुओं को पकड़ने के लिए मार्गदर्शन करना।

जांचना कि क्या जटिल पुर्जे सही ढंग से जुड़े हुए हैं।

लॉजिस्टिक्स में पैकेज की मात्रा मापना ताकि स्थान का अनुकूलन किया जा सके।

स्वायत्त ड्राइविंग में परिवेश के स्टीरियो मानचित्र बनाना।

3. लाभ एवं सीमाएं

लाभ: पूर्ण स्थानिक जानकारी प्रदान करता है; जटिल परिदृश्यों और उच्च सटीकता आवश्यकताओं को संभालता है।

सीमाएं: जटिल उपकरण, उच्च लागत, धीमी प्रक्रिया गति, अधिक कंप्यूटिंग संसाधनों की आवश्यकता।

IV. 2डी, 2.5डी और 3डी की तुलना: एक नज़र में स्पष्ट

1. तकनीकी विशेषता तुलना

2. सुलझाए गए समस्याएं

2डी दृष्टि: समतल कार्यों में उत्कृष्ट प्रदर्शन, उदाहरण के लिए, बारकोड पढ़ना, रंग/पाठ्य जांचना।

2.5डी दृष्टि: सरल ऊंचाई से संबंधित समस्याओं का समाधान, उदाहरण के लिए, सतह दोष या घटक ऊंचाई निरीक्षण।

3डी दृष्टि: जटिल 3डी कार्यों के लिए उपयुक्त, उदाहरण के लिए, अनियमित वस्तुओं का स्थान निर्धारित करना या स्थानिक संबंधों का विश्लेषण करना।

3. व्यावहारिक अनुप्रयोग के उदाहरण

(1) ऑटोमोटिव निर्माण:

2डी: कार शरीर की पेंट और भाग अंकन का निरीक्षण करें

2.5डी: कार शरीर की सतह की सपाटता मापें

3डी: रोबोट वेल्डिंग या भाग हैंडलिंग का मार्गदर्शन करें

(2) इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग:

2D: सर्किट बोर्ड सतह सोल्डरिंग का निरीक्षण करें

2.5D: घटकों की ऊंचाई का पता लगाएं

3D: जटिल घटक असेंबली सत्यापित करें

(3) रसद:

2D: पैकेज लेबल स्कैन करें

2.5D: पैकेज की ऊंचाई मापें

3D: पैकेज आयतन की गणना करें, भंडारण का अनुकूलन करें

V. प्रौद्योगिकी प्रवृत्तियाँ: संगम और विकास

वर्तमान मशीन दृष्टि प्रौद्योगिकी तेजी से विकसित हो रही है। 2D, 2.5D और 3D एक दूसरे के निकट आ रहे हैं:

2.5D का लोकप्रिय होना: डेप्थ कैमरे सस्ते होते जा रहे हैं, कई कार्यों के लिए व्यावहारिक विकल्प।

कृत्रिम बुद्धिमत्ता सशक्तिकरण: अधिक सटीक परिणामों के लिए छवियों और 3D डेटा का विश्लेषण करने के लिए AI का उपयोग करना।

प्रौद्योगिकी संगम: कुछ प्रणालियाँ कार्यों के आधार पर तीन प्रौद्योगिकियों में लचीले ढंग से स्विच करती हैं ताकि दक्षता में सुधार हो सके।

VI. निष्कर्ष: सही प्रौद्योगिकी का चयन करना महत्वपूर्ण है

2D, 2.5D और 3D दृष्टि प्रौद्योगिकियों में से प्रत्येक की अपनी ताकत है:

2D: सरल और तेज, सतह के कार्यों के लिए उपयुक्त

2.5D: ऊंचाई की जानकारी जोड़ता है, मध्यम मांगों के लिए उपयुक्त

3D: शक्तिशाली कार्यक्षमता, जटिल 3D कार्यों के लिए उपयुक्त