2D, 2,5D és 3D technológiák gépi látásban

A gépi látástechnológia az ipari automatizálás és az intelligens gyártás egyik fontos pillére, amelyet széles körben használnak ellenőrzési, navigációs, minőségellenőrzési és egyéb területeken. Ezek közül a 2D, 2,5D és 3D látástechnológiák három alapvető technológiát képviselnek, amelyek eltérő jellemzőkkel és alkalmazási területekkel rendelkeznek.

I. 2D látástechnológia: Síkbeli képalkotás, egyszerű és hatékony

1. Technikai jellemzők

a 2D látástechnológia síkbeli képeket dolgoz fel, hasonlóan ahhoz, mint amikor egy fényképet készítünk egy kamerával, majd e kép elemzése alapján végezzük el a feladatokat. Főbb lépései a következők:

Kép rögzítése: ipari kamerák használatával szürkeárnyalatos vagy színes képek rögzítése, megvilágítással biztosítva a képek élesebbé tételét.

Előfeldolgozás: A szűrés vagy kontrasztnövelés segítségével hangsúlyozza ki a képekben lévő fontos információkat.

Jellemzők kinyerése: Azonosítsa a jellemzőket, mint például egyenes vonalak, körvonalak vagy sarokpontok a fényképeken.

Mintafelismerés: Algoritmusok használata a jellemzők azonosításához, például szöveg vagy mintázat.

Mérés és pozicionálás: Számítsa ki az objektum méretét és helyzetét.

Hibafelismerés: Hasonlítsa össze a szabványképekkel, hogy megkeresse a problémák helyét.

2. Alkalmazható forgatókönyvek

a 2D látástechnológia olyan feladatokra alkalmas, amelyekhez csupán a felület megtekintése szükséges, és nem szükséges az objektum vastagsága, például:

Ellenőrizze, hogy a termék címkéi megfelelően vannak-e nyomtatva a gyárban.

Logisztikai csomagokon lévő vonalkódok beolvasása.

Selyemcsíkok vagy foltok felismerése nyomtatott áramkörlemezek felületén.

3. Előnyök és korlátozások

Előnyök: Egyszerű felszerelés, alacsony költség, gyors feldolgozási sebesség, alkalmas nagy mennyiségű feladat gyors elvégzésére.

Korlátok: Nem ismeri az objektum magasságát vagy mélységét, összetett alakzatok vagy takart objektumok esetén hatástalan.

II. 2,5D-s látástechnológia: Magasság hozzáadása, félig 3D-s képalkotás

1. Technikai jellemzők

a 2,5D-s látástechnológia egy további információs réteget ad a 2D-hez: objektum magassága. Ez nem teljes 3D-s modell, hanem lézeres vagy mélységkamerás technológiával határozza meg a magasságot a síkbeli képek egyes pontjain. Gyakori módszerek például:

Kontúrmérés: Objektum felületének pásztázása lézerrel a magasságváltozások méréséhez.

Mélységtérkép: Képalkotás speciális kamerákkal, amelyek magasságinformációt tartalmazó képeket generálnak.

Egyszerűen fogalmazva, a 2,5D olyan, mintha egy „magasságcímkét” adnánk a síkbeli fotókhöz, de csak egy szögből látható.

2. Alkalmazható forgatókönyvek

a 2,5D technológia olyan helyzetekre alkalmas, ahol az objektum magassága fontos, de a teljes 3D-s forma nem szükséges, például:

Alkatrészek magasságának ellenőrzése nyomtatott áramkörökön.

Felületek síkságának vagy domborulatainak mérése.

Segíti a robotokat a navigáció során az akadályok magasságának megítélésében.

3. Előnyök és korlátok

Előnyök: Több magassági információt nyújt, mint a 2D, de olcsóbb és egyszerűbb, mint a 3D; jó ár-érték arány.

Korlátok: Csak egy szögből nézhető; nem tudja kezelni a bonyolult 3D-s struktúrákat vagy többfelületű takarásokat.

III. 3D látástechnológia: Teljes sztereó, információban gazdag

1. Technikai adatok

a 3D látástechnológia teljes mértékben képes egy objektum 3D-s alakját és térbeli helyzetét bemutatni, mintha panoráma képet rajzolna az objektumról. Megvalósítási módszerek:

Sztereó látás: Több kamera használata különböző szögekből készített felvételekhez, majd a mélység kiszámítása.

Lézerszkenner: Objektum felületének pásztázása lézerrel az alak rögzítéséhez.

Struktúrált fény: Fény mintázatok vetítése az objektumokra, majd a deformáció alapján a 3D-s alak rekonstruálása.

Időméréses távolságérzékelés (ToF): A fény kibocsátási-visszatérési idejének mérése a távolság kiszámításához.

3D rekonstrukció: Több fénykép vagy pontfelhő adat felhasználása 3D-s modellek összeállításához.

2.Alkalmazási forgatókönyvek

a 3D technológia alkalmas olyan feladatokra, amelyek pontos 3D-s információt igényelnek, például:

Robot vezérlése szabálytalan tárgyak megfogásához.

Összetett alkatrészek helyes összeszerelésének ellenőrzése.

Csomagok térfogatának mérése a logisztikában a tér optimalizálásához.

Térbeli környezettérkép készítése autonóm vezetésnél.

3.Előnyök és korlátok

Előnyök: Teljes térbeli információt nyújt; kezeli az összetett szcenáriókat és a magas pontossági igényeket.

Korlátok: Összetett felszerelés, magas költség, lassú feldolgozási sebesség, nagyobb számítási erőforrások igénye.

IV.2D, 2.5D és 3D összehasonlítása: Átlátható egy pillantásra

1. Műszaki jellemzők összehasonlítása

2. Megoldott problémák

2D látás: Kiemelkedő a síkfeladatokban, például vonalkód olvasás, szín/szöveg ellenőrzése.

2,5D látás: Egyszerű magassághoz kapcsolódó problémákat old meg, például felületi hibák vagy alkatrészmagasság ellenőrzése.

3D látás: Alkalmas összetett 3D feladatokra, például szabálytalan tárgyak helyének meghatározására vagy térbeli kapcsolatok elemzésére.

3. Gyakorlati alkalmazási példák

(1) Autógyártás:

2D: Járműkarosszéria festésének és alkatrészjelölések ellenőrzése

2,5D: Járműkarosszéria felületének síkságának mérése

3D: Robot hegesztésének vagy alkatrészkezelés irányítása

(2) Elektronikai ipar:

2D: Nyomtatott áramkörök forrasztásának ellenőrzése

2,5D: Alkatrészek magasságának észlelése

3D: Összetett alkatrész-összeszerelés ellenőrzése

(3) Logisztika:

2D: Csomagcímke leolvasása

2,5D: Csomag magasságának mérése

3D: Csomag térfogatának kiszámítása, tárolás optimalizálása

V. Technológiai trendek: Konvergencia és fejlődés

A jelenlegi gépi látás technológia gyorsan fejlődik. A 2D, 2,5D és 3D egyre inkább összetart:

A 2,5D elterjedése: A mélységkamerák egyre olcsóbbá válnak, sok feladatra praktikus választássá.

Mesterséges intelligencia megerősítése: Képek és 3D adatok elemzése pontosabb eredmények érdekében.

Technológiai fúzió: Egyes rendszerek feladatok alapján rugalmasan váltanak három technológia között az hatékonyság növelése érdekében.

VI. Következtetés: A megfelelő technológia kiválasztása kulcsfontosságú

a 2D, 2,5D és 3D látástechnológiáknak egyaránt megvannak az erősségeik:

2D: Egyszerű és gyors, felületi feladatokra alkalmas

2,5D: Magassági információt is tartalmaz, közepes igényekre alkalmas

3D: Széles funkcionalitás, összetett 3D-s feladatokra alkalmas