2D, 2.5D in 3D tehnologije v strojni vidnosti

Tehnologija strojne vidnosti je pomembna os sodobne industrijske avtomatizacije in pametne proizvodnje, ki se pogosto uporablja pri pregledih, navigaciji, kontroli kakovosti in drugih področjih. Med njimi so 2D, 2.5D in 3D tehnologije vidnosti tri ključne tehnologije, od katerih ima vsaka različne značilnosti in uporabne primere.

I. 2D tehnologija vidnosti: Ravni pogled, preprosto in učinkovito

1. Tehnične značilnosti

2D tehnologija vidnosti obdeluje ravninske slike, kar je podobno temu, kot da bi s fotoaparatom posneli fotografijo in opravilo s pomočjo analize te fotografije.

Pridobivanje slik: Uporaba industrijskih kamer za zajem sivih tonov ali barvnih slik, s pomočjo osvetlitve pa so slike bolj jasne.

Predprocesiranje: Naredite ključne informacije na slikah bolj vidne z uporabo filtrov ali povečanja kontrasta.

Izluščevanje značilnosti: Prepoznajte značilnosti, kot so ravne črte, konture ali kote v fotografijah.

Prepoznavanje vzorcev: Uporabite algoritme za ocenjevanje, kaj te značilnosti predstavljajo, na primer besedilo ali vzorce.

Merjenje in pozicioniranje: Izračunajte velikost in položaj objekta.

Zaznavanje napak: Primerjajte z referenčnimi slikami, da ugotovite, kje so težave.

2. Primerna uporaba

2D vizijska tehnologija je primerna za naloge, ki zahtevajo le ogled površin in ne potrebujejo debeline objekta, kot so:

Preverjanje, ali so nalepke na izdelkih v tovarnah natisnjene pravilno.

Skeniranje črtnih kod na logističnih paketih.

Zaznavanje poškodb ali madežev na površini tiskanih vezij.

3. Prednosti in omejitve

Prednosti: Preprosta oprema, nizki stroški, hitrost obdelave, primerna za hitro izvedbo masovnih nalog.

Omejitve: Ne more vedeti višine ali globine objekta, brez moči proti zapletenim oblikam ali zakritim objektom.

II. Tehnologija 2,5D vida: Dodajanje višine, polovični korak do prostorskega vida

1. Tehnične značilnosti

tehnologija 2,5D vida dodaja 2D-ju še eno plast informacij: višino objekta. Ni popolni 3D model, temveč uporablja lasere ali kamere za globino, da označi višino v vsaki točki na ravninski sliki. Pogoste metode vključujejo:

Merjenje konture: Skeniranje površine objekta z laserjem za merjenje sprememb višine.

Zemljevid globine: Uporaba posebnih kamer za generiranje slik z informacijo o višini.

Preprosto povedano, 2,5D je kot dodajanje "oznake višine" ravninskim fotografijam, vendar omogoča ogled samo z enega zornega kota.

2. Veljavni scenariji

2,5D je primeren za scenarije, kjer je potrebna višina objekta, ne pa tudi popolna 3D oblika, kot so:

Preverjanje, ali so višine komponent na tiskanih vezjih normalne.

Merjenje, ali so površine objektov ravne ali imajo izbokline.

Pomaganje robotom pri ocenjevanju višine ovire med navigacijo.

3. Prednosti in omejitve

Prednosti: Ima več informacij o višini kot 2D, vendar je cenejši in preprostejši od 3D; dobra cena/pomembnost.

Omejitve: Mogoče ogled samo z enega kota; ne more obdelati zapletenih 3D struktur ali zakrivanja več površin.

III. 3D Vizija Tehnologija: Popolna Stereo, Bogata z Informacijami

1. Tehnične lastnosti

3D tehnologija vida lahko v celoti prikaže 3D obliko in prostorski položaj predmeta, kot da bi narisali panoramsko sliko predmeta. Metode izvedbe vključujejo:

Stereo vizija: Uporaba več kamer za fotografiranje z različnih kotov in izračunavanje globine.

Laserjsko skeniranje: Skeniranje površine predmeta z laserjem za snemanje oblike.

Strukturirana svetloba: Projektiranje svetlobnih vzorcev na predmete in rekonstrukcija 3D oblike na podlagi deformacije.

Čas preleta (ToF): Merjenje časa oddaje/vračila svetlobe za izračun razdalje.

3D rekonstrukcija: Uporaba več fotografij ali podatkovnih točk oblaka za sestavljanje 3D modelov.

2.Ustrezen primeri uporabe

3D tehnologija je primerna za naloge, ki zahtevajo natančne 3D informacije, kot so:

Vodenje robotov pri zajemanju nepravilnih objektov.

Preverjanje, ali so sestavni deli pravilno sestavljeni.

Merjenje prostornine paketov v logistiki za optimizacijo prostora.

Ustvarjanje stereoskopskih kart posameznih okolij pri avtonomskem vožnji.

3.Prednosti in omejitve

Prednosti: Omogoča popolne informacije o prostoru; primerna za kompleksne primere in visokotnežne potrebe.

Omejitve: Zapletena oprema, visoka cena, počasna obdelava, zahteva več računalniških virov.

IV. Primerjava 2D, 2,5D in 3D: Pregledno na prvi pogled

1. Primerjava tehničnih značilnosti

2. Rešeni problemi

2D vid: Izjemno dober pri ravninskih nalogah, npr. branje črtne kode, preverjanje barv/besedila.

2,5D vid: Rešuje preproste probleme, povezane z višino, npr. preverjanje napak na površini ali višine komponent.

3D vid: Primeren za kompleksne 3D naloge, npr. iskanje nepravilnih objektov ali analiza prostorskih odnosov.

3. Primeri praktične uporabe

(1) Proizvodnja avtomobilov:

2D: Preverjanje barve vozniškega telesa in označb delov

2,5D: Merjenje ravnosti površine vozniškega telesa

3D: Vodi varjenje z robotom ali rokovanje z deli

(2) Elektronska industrija:

2D: Preverjanje površinskega lota na tiskanih vezjih

2,5D: Zaznavanje višine komponent

3D: Preverjanje sestave kompleksnih komponent

(3) Logistika:

2D: Skeniranje nalepk paketov

2,5D: Merjenje višine paketa

3D: Izračun prostornine paketa, optimizacija shranjevanja

V. Tehnološki trendi: Konvergenca in razvoj

Tehnologija strojnega vida se hitro razvija. 2D, 2.5D in 3D se približujejo:

Razširjenost 2.5D: kamere za globino postajajo cenejše, praktična izbira za mnoge naloge.

Pogon z umetno inteligenco: uporaba umetne inteligence za analizo slik in 3D podatkov za natančnejše rezultate.

Združevanje tehnologij: nekateri sistemi prilagodljivo preklapjajo med tremi tehnologijami glede na naloge za izboljšano učinkovitost.

VI. Zaključek: izbira prave tehnologije je ključna

2D, 2.5D in 3D tehnologije vida imajo vsaka svoje prednosti:

2D: preprosto in hitro, primerno za površinske naloge

2.5D: dodaja informacijo o višini, primerno za srednje zahtevne naloge

3D: močne funkcionalnosti, primerno za kompleksne 3D naloge