teknologi 2D, 2,5D dan 3D dalam Mesin Visi

Teknologi visi mesin merupakan salah satu pilar penting dalam otomasi industri dan manufaktur cerdas modern, yang banyak digunakan dalam bidang inspeksi, navigasi, kontrol kualitas, dan lainnya. Di antaranya, teknologi visi 2D, 2,5D, dan 3D merupakan tiga teknologi inti, masing-masing memiliki karakteristik dan skenario aplikasi yang berbeda.

I. Teknologi Visi 2D: Melihat Datar, Sederhana namun Efisien

1. Karakteristik Teknis

teknologi visi 2D memproses gambar datar, mirip dengan mengambil foto menggunakan kamera dan menyelesaikan tugas dengan menganalisis foto tersebut. Langkah utamanya meliputi:

Pengambilan gambar: Menggunakan kamera industri untuk menangkap gambar grayscale atau berwarna, dengan pencahayaan agar foto menjadi lebih jelas.

Praproses: Membuat informasi kunci dalam gambar lebih menonjol melalui penyaringan atau peningkatan kontras.

Ekstraksi fitur: Mengidentifikasi fitur seperti garis lurus, kontur, atau titik sudut dalam foto.

Pengenalan pola: Menggunakan algoritma untuk menilai apa fitur-fitur ini, seperti teks atau pola.

Pengukuran dan penempatan: Menghitung ukuran dan posisi objek.

Deteksi cacat: Membandingkan dengan gambar standar untuk menemukan di mana masalah terjadi.

2. Aplikasi skenario

teknologi visi 2D cocok untuk tugas-tugas yang hanya perlu melihat permukaan dan tidak memerlukan ketebalan objek, seperti:

Memeriksa apakah label produk dicetak dengan benar di pabrik.

Memindai kode batang pada paket logistik.

Mendeteksi goresan atau noda pada permukaan papan sirkuit.

3. Keuntungan dan keterbatasan

Keunggulan: Peralatan sederhana, biaya rendah, kecepatan pemrosesan tinggi, cocok untuk menyelesaikan tugas-tugas berjumlah besar secara cepat.

Keterbatasan: Tidak dapat mengetahui tinggi atau kedalaman objek, tidak berdaya melawan bentuk kompleks atau objek yang terhalang.

II. Teknologi Visi 2.5D: Menambah Tinggi, Stereo Setengah Langkah

1. Karakteristik Teknis

teknologi visi 2.5D menambah satu lapisan informasi lagi pada 2D: tinggi objek. Ini bukan model 3D lengkap tetapi menggunakan laser atau kamera kedalaman untuk menandai tinggi pada setiap titik di gambar bidang. Metode umum meliputi:

Pengukuran kontur: Memindai permukaan objek dengan laser untuk mengukur perubahan tinggi.

Peta kedalaman: Menggunakan kamera khusus untuk menghasilkan gambar dengan informasi tinggi.

Secara sederhana, 2.5D seperti menambahkan "label tinggi" pada foto bidang tetapi hanya bisa dilihat dari satu sudut.

2. Skenario yang berlaku

2.5D cocok untuk skenario yang membutuhkan tinggi objek tetapi bukan bentuk 3D lengkap, seperti:

Memeriksa apakah tinggi komponen pada papan sirkuit normal.

Mengukur apakah permukaan objek rata atau memiliki tonjolan.

Membantu robot menilai tinggi rintangan selama navigasi.

3. Keunggulan dan Keterbatasan

Keunggulan: Memberikan informasi ketinggian lebih banyak daripada 2D tetapi lebih murah dan lebih sederhana daripada 3D; memiliki rasio biaya-kinerja yang baik.

Keterbatasan: Hanya dapat dilihat dari satu sudut; tidak dapat menangani struktur 3D yang kompleks atau penghalangan pada banyak permukaan.

III. Teknologi Visi 3D: Penuh Stereo, Kaya Informasi

1. Karakteristik Teknis

teknologi visi 3D dapat sepenuhnya memperlihatkan bentuk 3D dan posisi spasial suatu objek, seperti menggambar gambar panorama dari objek tersebut. Metode implementasinya meliputi:

Visi stereo: Menggunakan beberapa kamera untuk mengambil foto dari sudut berbeda dan menghitung kedalaman.

Pemindaian laser: Memindai permukaan objek dengan laser untuk merekam bentuknya.

Cahaya terstruktur: Memproyeksikan pola cahaya ke objek dan merekonstruksi bentuk 3D berdasarkan deformasi pola.

Time of Flight (ToF): Mengukur waktu pancar-kembali cahaya untuk menghitung jarak.

rekonstruksi 3D: Menggunakan beberapa foto atau data awan titik untuk menyusun model 3D.

2.Scenario yang Berlaku

teknologi 3D cocok untuk tugas-tugas yang memerlukan informasi 3D yang presisi, seperti:

Membimbing robot untuk memegang objek tidak beraturan.

Memeriksa apakah bagian-bagian kompleks terpasang dengan benar.

Mengukur volume paket dalam logistik untuk mengoptimalkan ruang.

Membangun peta stereo lingkungan dalam pengemudian otonom.

3.Keunggulan dan Keterbatasan

Keunggulan: Memberikan informasi spasial lengkap; mampu menangani skenario kompleks dan kebutuhan presisi tinggi.

Keterbatasan: Peralatan kompleks, biaya tinggi, kecepatan pemrosesan lambat, membutuhkan sumber daya komputasi lebih besar.

IV. Perbandingan 2D, 2,5D dan 3D: Jelas Sekilas

1. Perbandingan Fitur Teknis

2. Masalah yang Diselesaikan

visi 2D: Unggul dalam tugas bidang datar, misalnya membaca kode batang, memeriksa warna/teks.

visi 2,5D: Menyelesaikan masalah sederhana terkait ketinggian, misalnya inspeksi cacat permukaan atau ketinggian komponen.

visi 3D: Cocok untuk tugas 3D yang kompleks, misalnya mendeteksi objek tidak beraturan atau menganalisis hubungan spasial.

3. Contoh Aplikasi Praktis

(1) Manufaktur otomotif:

2D: Memeriksa cat bodi mobil dan tanda bagian

2,5D: Mengukur kerataan permukaan bodi mobil

3D: Mengarahkan robot las atau penanganan bagian

(2) Industri elektronik:

2D: Periksa solder pada permukaan papan sirkuit

2.5D: Deteksi ketinggian komponen

3D: Verifikasi perakitan komponen kompleks

(3) Logistik:

2D: Pindai label kemasan

2.5D: Ukur ketinggian kemasan

3D: Hitung volume kemasan, optimalkan penyimpanan

V. Tren Teknologi: Konvergensi dan Pengembangan

Teknologi visi mesin saat ini berkembang pesat. 2D, 2.5D, dan 3D semakin mendekat:

Populerisasi 2.5D: Kamera kedalaman semakin murah, menjadi pilihan praktis untuk banyak tugas.

Pemberdayaan AI: Menggunakan AI untuk menganalisis gambar dan data 3D guna menghasilkan analisis yang lebih tepat.

Fusi teknologi: Beberapa sistem secara fleksibel beralih di antara tiga teknologi berdasarkan tugas-tugas tertentu untuk meningkatkan efisiensi.

VI. Kesimpulan: Memilih Teknologi yang Tepat adalah Kunci

teknologi visi 2D, 2.5D, dan 3D masing-masing memiliki keunggulan tersendiri:

2D: Sederhana dan cepat, cocok untuk tugas-tugas permukaan

2.5D: Menambahkan informasi ketinggian, cocok untuk kebutuhan menengah

3D: Fungsionalitas yang kuat, cocok untuk tugas-tugas 3D yang kompleks