¿Cuál es el principio de la inspección por visión artificial con cámara 3D?

Con el desarrollo continuo de la automatización industrial, los sistemas tradicionales de inspección visual bidimensional-ya no pueden satisfacer la demanda de la industria manufacturera moderna de inspección de alta-precisión, alta-eficiencia y alta flexibilidad.. 3La tecnología de inspección por visión artificial con cámara D se ha convertido en una herramienta clave en la fabricación inteligente y el control de calidad. Entonces, ¿qué es la inspección por visión artificial con cámara 3D? ¿Cuál es su principio de funcionamiento? Este artículo le proporcionará un análisis detallado.
1. Conceptos básicos de inspección por visión artificial con cámara 3D.
La inspección por visión artificial con cámara 3D se refiere a un método de detección automatizado que utiliza dispositivos de imágenes 3D (como cámaras 3D) para obtener información espacial tridimensional-de los objetos y combina algoritmos de procesamiento de imágenes para detectar y analizar el tamaño, la forma, la posición, los defectos, etc. de los objetos.
En comparación con los sistemas de visión 2D tradicionales, la visión 3D no solo puede obtener imágenes planas de objetos, sino también información de su profundidad, logrando así un reconocimiento preciso de estructuras complejas, superficies, diferencias de altura y otras características.
2, el principio de funcionamiento de la cámara 3D.
Una cámara 3D es el dispositivo central para implementar la inspección visual 3D y su principio de funcionamiento se basa principalmente en las siguientes tecnologías convencionales:
1. Luz estructurada
La tecnología de luz estructurada proyecta patrones de luz específicos (como rayas o puntos) sobre la superficie de un objeto y, cuando la luz encuentra ondulaciones en la superficie, sufre deformación. Después de capturar estos patrones deformados con una cámara, la información de profundidad de cada píxel se calcula mediante algoritmos de procesamiento de imágenes para construir un modelo tridimensional del objeto.
Ventajas: Alta precisión, adecuada para escenarios estáticos o de baja velocidad
Desventajas: Sensible a la luz ambiental, no apto para detección de superficies reflectantes o de alta-velocidad
Aplicación: Detección del tamaño del marco del teléfono móvil, medición de la planitud de componentes electrónicos, etc.
2. Tiempo de vuelo (ToF)
La tecnología ToF calcula la distancia entre un objeto y una cámara emitiendo pulsos de luz infrarroja y midiendo el tiempo que tarda la luz en reflejarse hacia la cámara. Al escanear rápidamente todo el campo de visión, el sistema puede generar un mapa de profundidad completo.
Ventajas: Respuesta rápida, adecuada para detección dinámica.
Desventajas: baja resolución, precisión limitada por la distancia
Aplicaciones: evitación de obstáculos AGV, medición del volumen de paquetes, conducción autónoma, etc.
3. Visión estéreo
Simule el principio de la percepción visual humana, utilice dos cámaras para capturar el mismo objeto desde diferentes ángulos, calcule la disparidad mediante algoritmos de coincidencia de imágenes y así calcule las coordenadas tridimensionales-del objeto.
Ventajas: Estructura simple, bajo costo.
Desventajas: altos requisitos de textura, difícil igualar áreas de textura débil
Aplicaciones: agarre de robots, navegación en exteriores, reconocimiento de objetos
3, el flujo de trabajo de la inspección visual 3D
Un sistema completo de inspección visual 3D normalmente incluye los siguientes pasos:
1. Adquisición de imágenes
Obtenga datos de imágenes que contengan información de profundidad a través de una cámara 3D, como mapas de nubes de puntos, mapas de profundidad o mapas en escala de grises.
2. Preprocesamiento de imágenes
Realice eliminación de ruido, filtrado, transformación de coordenadas y otros procesamientos en los datos sin procesar para mejorar la estabilidad y precisión de los algoritmos posteriores.
3. Extracción y coincidencia de características
Extraiga características clave de la imagen, como bordes, contornos y planos, y compárelos con modelos o plantillas estándar para identificar defectos o desviaciones.
4. 3D reconstrucción y medición
Usar datos de nubes de puntos para reconstruir un-modelo tridimensional de un objeto para medir el tamaño, calcular el volumen, analizar la forma y otros fines.
5. Identificación y juicio de defectos
Combinar algoritmos de aprendizaje automático o aprendizaje profundo para clasificar y determinar anomalías detectadas y generar resultados de detección.
4, las ventajas de la inspección visual 3D
En comparación con la inspección manual tradicional o los sistemas de visión 2D, la inspección por visión 3D tiene las siguientes ventajas significativas:
Alta precisión: puede lograr una precisión de medición a nivel micrométrico o incluso submilimétrico, cumpliendo con los requisitos de fabricación de precisión.
Alta adaptabilidad: capaz de manejar formas complejas, reflejos, transparencias, bajo contraste y otras escenas 2D difíciles de manejar.
Alta eficiencia: la velocidad de detección automatizada es rápida y adecuada para líneas de producción a gran-escala.
Sin contacto: evita daños en la pieza de trabajo y es adecuado para productos frágiles o de alto-valor.
5, escenarios de aplicación típicos
La inspección visual 3D se ha aplicado ampliamente en múltiples industrias y los siguientes son algunos escenarios típicos:
Fabricación electrónica: detección de juntas de soldadura de PCB, precisión de montaje de chips, dimensiones de la carcasa del teléfono, etc.
Componentes automotrices: mida errores dimensionales y defectos superficiales de bloques de cilindros, engranajes y pastillas de freno de motores.
Logística y almacenamiento: mida automáticamente el volumen del paquete, identifique la postura de la carga y guíe el AGV para evitar obstáculos.
Alimentos y medicamentos: prueba de integridad del empaque, sellado de tapas de botellas y defectos de apariencia de tabletas.
6, Tendencias de desarrollo futuro
Con el progreso continuo de la inteligencia artificial, la informática de punta y la tecnología de sensores, la inspección visual 3D se está desarrollando hacia una mayor precisión, mayor velocidad y una inteligencia más sólida:
Visión AI+3D: la aplicación de algoritmos de aprendizaje profundo en el procesamiento de nubes de puntos y el reconocimiento de defectos se está generalizando cada vez más.
Computación perimetral: implemente algoritmos de procesamiento de imágenes en dispositivos locales para lograr una respuesta de milisegundos.
Fusión de múltiples sensores: combinación de múltiples sensores como RGB, infrarrojos y láser para mejorar la solidez de la detección.
Modularización y estandarización: Promoción del rápido despliegue y popularización industrial de los sistemas de visión 3D.
7, conclusión
La tecnología de inspección por visión artificial con cámara 3D se está convirtiendo gradualmente en el "ojo inteligente" de la automatización industrial. No sólo mejora la precisión y la eficiencia de la detección, sino que también proporciona una base de datos sólida para la fabricación inteligente. En el futuro, con la continua madurez de la tecnología, la visión 3D demostrará su poderoso potencial de aplicación en más campos.