Shenzhen V-Plus Technologies Co., Ltd.

2D vai 3D mašīnvīzija Kāpēc ne abi

2D vai 3D mašīnu redze? Kāpēc ne abus?

Pirms pārāk daudziem gadiem sistēmu projektētāji un integratori darīja visu iespējamo, lai izvairītos no 3D 3D redzamības. Tam bija nepieciešamas sarežģītas apgaismojuma sistēmas, daudz apstrādes jaudas, vairāk inženierijas un vēl vairāk naudas.

Mūsdienās, palielinoties skaitļošanas jaudai un jaunākiem, ātrākiem CMOS kameru sensoriem, 3D mašīnu redzamības iekārtu un programmatūras piegādātāji ir vienkāršojuši 3D sistēmas iestatīšanu, vienlaikus pievienojot saviem produktiem vēl vairāk iespēju, piemēram, izmantojot gan 2D, gan 3D attēlus, lai padarītu viņu sistēmas vienmērīgas. izturīgāks. Rezultātā lietojumprogrammas, kuras nekad nebūtu ņēmušas vērā 3D izmaksas, tehnoloģiju pārņem ar rekordlielu ātrumu.

2D pret 2.5D pret 3D
Jebkura 3D attēlveidošanas diskusija sākas ar terminu definīciju. Standarta 2D mašīnas redzamības attēls ir plakans, kalibrēts, lai varētu izmērīt garumu un platumu, taču tas nesniedz nekādu informāciju par augstumu. Nākamais solis, 2.5D, papildus X un Y asīm ietver informāciju par Z asi vai augstumu; tas arī sniedz informāciju, kas ļauj mašīnu redzamības sistēmai novērtēt objektu rotāciju (piķi un līkumu) ap divām no trim dimensijām. True 3D nodrošina X, Y un Z informāciju, kā arī rotācijas informāciju ap visām trim asīm (rX, rY un rZ). 3D redzamības “svētajam grailam” - atkritumu savākšanai - un daudzām citām jaunām lietojumprogrammām derēs tikai 3D.

"3D redzamība un robotu tvertņu savākšana ir ļoti cieši saistītas," skaidro Džims Andersons, VIC produktu vadītājs - SICK, Inc. (Mineapolisa, Minesota). "Visionāri, piemēram, Adils Šafi, pie tā strādāja 15 gadus, bet tagad atkritumu savākšana patiešām sāk nest augļus."

Tādi uzņēmumi kā SICK vienkāršo mašīnvīzijas vissmagāko lietojumprogrammu ieviešanu, izmantojot skaitļošanas zirgspēkus un viedāku programmatūru. Piemēram, SICK piedāvā ražotu atkritumu savākšanas sistēmu, kas pazīstama kā precīza detaļu atrašanās vieta atkritumu tvertnēs (PLB), kas savieno mašīnu redzamības lāzera triangulācijas sistēmu ar specializētu programmatūru, kas veiksmīgai atkritumu savākšanas lietošanai ņem vērā visus papildu aspektus .

Labāka 3D programmatūra
"Vēsturiski visa 3D programmatūra tika balstīta uz 2D algoritmiem, kas tika izmantoti 3D," saka Nicholas Tebeau, LEONI Engineering Products & Services (Orionas ezers, Mičigana) Vision Solutions produktu grupas vadītājs. “Tagad uzņēmumi piedāvā atbilstošus 3D rīkus, kas atvieglo visu lietojumprogrammu. Un tas nav tikai 2D vai 3D jautājums. Piemēram, ar atkritumu savākšanu jums ir jābūt pareiziem satvērējiem. Programmatūrai ir jāņem vērā satvērējs un jāpārliecinās, ka tas nesaskaras ar atkritumu tvertnes sienām - un ne tikai jāatrod detaļu orientācija, bet arī jāzina, kur to var satvert un kur nevar, pamatojoties uz detaļu ģeometriju. Par laimi, mēs varam izmantot FPGA un citus rīkus, lai padarītu visu procesu ātrāku, taču no integratora viedokļa joprojām ir daudz jāapsver. ”

4 (1)

Ne visām robotu vadīšanas lietojumprogrammām ir nepieciešams pilns 3D. Saskaņā ar FANUC America Corp. (Ročesterhilsa, Mičigana) nacionālā konta vadītāja un mašīnvīzijas eksperta Eda Roneja teikto, “daudzas reizes robotam ir jāzina tikai attālums līdz objektam no robota perspektīvas. Tādos gadījumos 2,5D var darboties lieliski. Bet, ja detaļa neatrodas uz līdzenas virsmas vai detaļas mērogs nav zināms, tad 3D punktu mākonis ir veids, kā iet. Bet pat tad, ja objekts atrodas uz līdzenas virsmas, piemēram, kastes uz paletes, kontrasta trūkums var būt iemesls, lai pārietu uz 3D. Robots, kas izmanto 2D vai 2.5D, iespējams, nevar viegli pateikt, kur beidzas viena kastīte un sākas otra, jo starp abām kastēm nav pietiekami daudz kontrasta. ”

Strukturētā gaisma ir viens no veidiem, kā tādi uzņēmumi kā SICK un Tordivel AS (Oslo, Norvēģija) rada 3D attēlu kontrastu. Tordivel, kas vislabāk pazīstams ar mašīnvīzijas bibliotēku Scorpion Vision, nesen izlaida Scorpion 3D Stinger kameru. Atšķirībā no vairuma stereovīzijas kameru, kas katram pikseļam rada Z vērtību, pamatojoties uz nelielām attēlu atšķirībām, kas iegūtas divās atsevišķās kamerās, kas iebūvētas vienā korpusā un atdalītas ar zināmu attālumu, Tordivel apvieno stereovīziju ar lāzera projekciju.

"Nejaušā modeļa projektors (RPP) garantē, ka objektam būs pietiekama tekstūra stingriem stereovīzijas aprēķiniem," saka Thor Vollset, Tordivel izpilddirektors. “Es apgalvotu, ka lāzera triangulācija ir mazāk sarežģīta nekā stereovīzija, jo 3D punkti tiek ģenerēti, pamatojoties uz leņķi starp kameru un lāzeru, faktiski vienkāršu 2D aprēķinu. 3D kalibrēta kamera zina, kur visi pikseļi pārvietojas telpā. To izmanto, lai pārvietotos starp 2D un 3D attēliem, izmantojot 3D objekta pozu, lai no ļoti precīzām malām 2D attēlos iegūtu visprecīzākās 3D koordinātas. Lāzera triangulācijas skenerī malas nevar precīzi aprakstīt, jo 3D punkta aprakstam parasti ir nepieciešami vairāki pikseļi. Es apgalvotu, ka lielākajai daļai 3D punktu mākoņu patiesībā ir daudz mazāk informācijas nekā 2D attēlam. ” [Piezīme: Lāzera triangulācijas atbalstītāji apgalvo, ka viņu sistēmas piedāvā labāku 3D izšķirtspēju nekā stereoskopiskas, taču galu galā tas attiecas uz stāvēšanu, lāzera skenēšanas ātrumu, kameras izšķirtspēju un citiem faktoriem.]

"Ar mūsu Scorpion 3D Stinger kameru un pavadošo programmatūru mēs ģenerējam blīvu 3D punktu mākoni un pavadoņa augstas izšķirtspējas 2D attēlu kopu," piebilst Vollets. “Sākot ar 3D attēlu, varat izveidot objekta pozu vai objekta plakni un pēc tam pāriet uz 2D attēlu, kur mēs veicam visprecīzākos 3D mērījumus. Pirms diviem gadiem es nedomāju, ka tas ir iespējams. Bet tagad mēs ar milimetru precizitāti varam sekundē izvilkt katru punktu Euro paletes redzes laukā 800 mm x 1200 mm x 1000 m. Lai to izdarītu ar lāzera skenēšanu, tas var aizņemt 2 līdz 5 sekundes, atkarībā no lāzera skenēšanas laika. Vēl viens stereovīzijas ieguvums ir tas, ka mēs varam uztvert 3D datus no kustīgiem objektiem bez kavēšanās. ” 

4 (2)
2D un 3D: labākais no abām pasaulēm
Lai gan stereoskopiskās sistēmas var ģenerēt gan augstas izšķirtspējas 2D attēlus, gan 3D attēlus datu uzlabošanai vai sistēmas atvieglošanai cilvēkiem, ne katrai lietojumprogrammai ir stereoskopiskās kameras nekustamais īpašums.

Pateicoties ātrgaitas CMOS sensoriem, viena kamera var savākt gan augstas izšķirtspējas 2D attēlus, gan 3D datus, izmantojot lāzera triangulāciju. "Jūs varat ne tikai uzņemt augstas izšķirtspējas pelēktoņu vai krāsu attēlu, piemēram, ik pēc 1000. kadra, bet arī iestatīt dažādus reģionus kameras redzes laukā un savākt vai nu 3D, vai 2D datus, vai abus," atzīmē SICK Andersons.

Šādas iespējas piesaista jaunus klientus 3D mašīnvīzijā. "Mums ir klienti uzkodu un pārtikas rūpniecībā, kas izmanto 3D, lai izmērītu 100% sava produkta, kad tas iet zem kameras uz konveijera," saka Andersons. “Ja jūs apsolāt 5 collas. šokolādes tāfelītes, un jūs ražojat tikai 4,9 collu batoniņu, tā ir krāpšana. Tāpēc jūs tos pielaidat no 5 līdz 5,2 collām, lai pārliecinātos, ka esat drošībā. Bet, ja jūs to varat samazināt līdz 5,05 collām, šis uzņēmums katru gadu ietaupīs miljoniem dolāru. Tas ir tāds pielietojums, kura risināšanai tika izstrādāts mūsu jaunais Ranger E, kas nodrošina augstas izšķirtspējas krāsainus attēlus, kā arī 3D lāzera triangulāciju. ” SICK nesen ieviesa arī stacionāru 3D objektu skenēšanu, izmantojot tehnoloģiju, kas līdzīga 2D kodu lasīšanas skeneriem, kuru pamatā ir attēls.

Kad kļūst pieejami jauni risinājumi, kas jaunajiem mašīnvīzijas lietotājiem atvieglo 3D tehnoloģijas ieviešanu, iekšējie iedzīvotāji sagaida, ka tirgus turpinās paplašināties. "Daudzdimensionālā attēlveidošana noteikti pieaug," atzīmē FANUC Roney. "Mēs redzam vairāk klientu, kuri to lūdz, jo 3D ir kļuvis tikpat ērti lietojams kā 2D mašīnvīzija."


Izlikšanas laiks: Nov-01-2019