機(jī)器視覺自動(dòng)化場景應(yīng)用中如何選擇用2D視覺和3D視覺？

2022-07-25 10:32:57 精質(zhì)視覺

　　在“智能制造”的概念提出后，作為人工智能一個(gè)重要的分支“機(jī)器視覺”已經(jīng)成為當(dāng)下炙手可熱的技術(shù)之一。在制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中，中國市場釋放出驚人的機(jī)器視覺技術(shù)及產(chǎn)品需求，為本土機(jī)器視覺行業(yè)的成長提供了關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。

　　在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用中，機(jī)器視覺一般由工業(yè)光源、圖像采集單元、圖像處理單元、圖像處理軟件及網(wǎng)絡(luò)通訊裝置等構(gòu)成。在自動(dòng)化工業(yè)質(zhì)量控制和在線檢測領(lǐng)域，2D和3D技術(shù)都具備及其重要的作用。如何將兩者結(jié)合起來創(chuàng)建一個(gè)更可靠、高效的機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)，首先要認(rèn)識兩者的各自優(yōu)勢和應(yīng)用場景。

　　一、2D視覺

　　早在機(jī)器視覺概念被提出的時(shí)候，2D視覺技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

　　2D視覺技術(shù)原理是根據(jù)灰度及對比度來進(jìn)行參考檢測，其主要功能是：定位、檢測、測量、識別。當(dāng)前，2D機(jī)器視覺已經(jīng)部署了幾十年，在某些應(yīng)用場景下表現(xiàn)出色，具體可分為以下幾項(xiàng)應(yīng)用：

　　1、二維特征和位置的檢測

　　2、二維尺寸檢查

　　3、條碼讀取

　　4、字符識別

　　5、標(biāo)簽檢測

　　6、某些質(zhì)量檢驗(yàn)流程

　　7、監(jiān)視和對象跟蹤

　　8、有無檢測等

　　在很多應(yīng)用場景中，2D視覺存在一些限制。

　　由于2D視覺無法獲得物體的空間坐標(biāo)信息，故而不支持與形狀相關(guān)的測量，諸如：物體平面度、表面角度、體積，或區(qū)分相同顏色物體之類的特征，亦或是在具有接觸側(cè)的物體位置之間進(jìn)行區(qū)分。

　　因此，對于對精確度和自動(dòng)化的要求更高的檢測要求，3D機(jī)器視覺表現(xiàn)了它在視覺檢測上獨(dú)特的優(yōu)勢。

　　二、3D視覺

　　3D視覺比2D視覺處理具備更高的計(jì)算要求。 3D機(jī)器視覺的圖像檢測更接近于人類的眼睛，能夠借助數(shù)字化3D掃描數(shù)據(jù)，提取一個(gè)物體的尺寸，包括：表面積、體積和形體尺寸。

　　相比2D機(jī)器視覺，3D機(jī)器視覺具有以下幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：

　　① 在線檢測快速移動(dòng)的目標(biāo)物，獲取形狀和對比度

　?、?消除手動(dòng)檢查帶來的錯(cuò)誤

　?、?實(shí)現(xiàn)部件和裝配的100%在線質(zhì)量控制

　　④ 最大限度地縮短檢測周期和召回

　?、?最大限度地提高生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)量

　?、?對比度不變，是檢查低對比度物體的理想選擇

　?、?對較小的照明變化或環(huán)境光不敏感

　　⑧ 建立大型物體檢測的多傳感器設(shè)置更簡單

　　目前3D機(jī)器視覺大多用于3C消費(fèi)電子、新能源行業(yè)、汽車制造、電子組件和醫(yī)藥產(chǎn)品的檢測。它能有效提高合格產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，提升產(chǎn)品良率，從而減少原材料浪費(fèi)、節(jié)約生產(chǎn)成本。

　　當(dāng)前，3D 視覺系統(tǒng)可應(yīng)用于多種工業(yè)化場景以及 2D 視覺系統(tǒng)無法提供應(yīng)用所需的性能的場景。

　　例如 :

　　1、機(jī)器人引導(dǎo)和表面跟蹤

　　2、用于放置、包裝或組裝的料箱揀選

　　3、對象掃描和數(shù)字化構(gòu)建

　　4、厚度、高度和體積測量

　　5、尺寸標(biāo)注和空間管理

　　6、測量形狀，孔，角度和曲面

　　7、檢測表面或裝配缺陷

　　8、相對3D CAD模型的質(zhì)量控制和驗(yàn)證

　　在3D視覺興起之后，選擇2D視覺還是3D視覺，成為大家共性困擾的問題。那么在不同場景下，如何選擇2D視覺系統(tǒng)和3D視覺系統(tǒng)呢?

　　如果要測量某些物體的相對尺寸比例，2D視覺完全可以勝任，但如果需要測量物體的絕對幾何尺寸，則3D視覺將是唯一選項(xiàng);在工業(yè)自動(dòng)化中，若能夠保證目標(biāo)物體的有序平鋪，2D視覺通常能夠做得又快又好又經(jīng)濟(jì)，但如果目標(biāo)物體是無序的話，則必須有3D視覺的優(yōu)勢加持。

　　在未來工廠的應(yīng)用中，2D相較于3D成本更加低，在一些識別類檢測中，2D依然有強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢，3D視覺不一定能夠解決所有的問題，根據(jù)性價(jià)比最優(yōu)的原則，2D視覺與3D視覺結(jié)合使用會(huì)是比較完美的解決方案。

　　深圳市華漢偉業(yè)科技有限公司有著多年的機(jī)器視覺行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，在機(jī)器視覺的應(yīng)用領(lǐng)域上有著不少成功的案例和解決方案。華漢偉業(yè)一直以來致力于機(jī)器視覺產(chǎn)品的生產(chǎn)、開發(fā)、應(yīng)用以及銷售，為客戶提供整體機(jī)器視覺解決方案及服務(wù)，把機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用到智能生產(chǎn)中，公司主要視覺產(chǎn)品有InnoVision 2D標(biāo)準(zhǔn)視覺系統(tǒng)、HyperShape3D 檢測軟件系統(tǒng)、AIDI Suite 深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

　　在給客戶定制解決方案的過程中，針對客戶的實(shí)際的情況，可采用2D與3D結(jié)合的方案，以客戶為中心，柔性化定制成本最優(yōu)，性價(jià)比最高的解決方案。

　　例如，在卷繞方殼電池的制作工藝中，在進(jìn)行轉(zhuǎn)接片激光焊接機(jī)—焊印缺陷檢測中：

　　針對于轉(zhuǎn)接片焊后毛刺、爆點(diǎn)、縫凸起、爆點(diǎn)缺陷、凹坑缺陷等，采用華漢HyperShape 3D檢測軟件，用基準(zhǔn)面強(qiáng)調(diào)將高度圖像上的爆點(diǎn)缺陷強(qiáng)調(diào)凸顯出來，采用瑕疵檢測工具檢出缺陷，可穩(wěn)定識別，精確度高，節(jié)省大量的人力和物力。

　　針對于轉(zhuǎn)接片焊縫間距、焊縫寬度、焊縫尺寸、斷焊等缺陷，則采用華漢InnoVison 2D檢測軟件;用兩直線距離檢測焊線間距，用塊狀物工具檢測焊縫長度，使用塊狀物或瑕疵檢測工具，根據(jù)圖像特征差異檢測焊縫爆點(diǎn)斷焊等焊接缺陷，定制化解決方案，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定測量;檢測時(shí)間：<0.5S，定位/檢測精度：±0.05mm，精準(zhǔn)度高，有點(diǎn)檢測產(chǎn)品質(zhì)量。

　　當(dāng)下，工業(yè)自動(dòng)化、智能化已經(jīng)是大勢所趨，華漢偉業(yè)始終聚焦“智能制造行業(yè)”技術(shù)、產(chǎn)品和解決方案創(chuàng)新，為客戶解決問題，持續(xù)在產(chǎn)品的研發(fā)與創(chuàng)新，個(gè)性化定制解決方案以及本土化服務(wù)能力上優(yōu)先發(fā)力，協(xié)助客戶產(chǎn)能及生產(chǎn)效率的提升，致力于為客戶尋找成本最優(yōu)的解決方案。