機器視覺自動化場景應用中如何選擇用2D視覺和3D視覺？

2022-07-25 10:32:57 精質視覺

　　在“智能制造”的概念提出后，作為人工智能一個重要的分支“機器視覺”已經成為當下炙手可熱的技術之一。在制造業轉型升級、新興產業發展的過程中，中國市場釋放出驚人的機器視覺技術及產品需求，為本土機器視覺行業的成長提供了關鍵驅動力。

　　在工業領域應用中，機器視覺一般由工業光源、圖像采集單元、圖像處理單元、圖像處理軟件及網絡通訊裝置等構成。在自動化工業質量控制和在線檢測領域，2D和3D技術都具備及其重要的作用。如何將兩者結合起來創建一個更可靠、高效的機器視覺檢測系統，首先要認識兩者的各自優勢和應用場景。

　　一、2D視覺

　　早在機器視覺概念被提出的時候，2D視覺技術應運而生。

　　2D視覺技術原理是根據灰度及對比度來進行參考檢測，其主要功能是：定位、檢測、測量、識別。當前，2D機器視覺已經部署了幾十年，在某些應用場景下表現出色，具體可分為以下幾項應用：

　　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、標簽檢測

　　6、某些質量檢驗流程

　　7、監視和對象跟蹤

　　8、有無檢測等

　　在很多應用場景中，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信息，故而不支持與形狀相關的測量，諸如：物體平面度、表面角度、體積，或區分相同顏色物體之類的特征，亦或是在具有接觸側的物體位置之間進行區分。

　　因此，對于對精確度和自動化的要求更高的檢測要求，3D機器視覺表現了它在視覺檢測上獨特的優勢。

　　二、3D視覺

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

　　相比2D機器視覺，3D機器視覺具有以下幾項優點：

　　① 在線檢測快速移動的目標物，獲取形狀和對比度

　　② 消除手動檢查帶來的錯誤

　　③ 實現部件和裝配的100%在線質量控制

　　④ 最大限度地縮短檢測周期和召回

　　⑤ 最大限度地提高生產質量和生產量

　　⑥ 對比度不變，是檢查低對比度物體的理想選擇

　　⑦ 對較小的照明變化或環境光不敏感

　　⑧ 建立大型物體檢測的多傳感器設置更簡單

　　目前3D機器視覺大多用于3C消費電子、新能源行業、汽車制造、電子組件和醫藥產品的檢測。它能有效提高合格產品的生產能力，提升產品良率，從而減少原材料浪費、節約生產成本。

　　當前，3D 視覺系統可應用于多種工業化場景以及 2D 視覺系統無法提供應用所需的性能的場景。

　　例如 :

　　1、機器人引導和表面跟蹤

　　2、用于放置、包裝或組裝的料箱揀選

　　3、對象掃描和數字化構建

　　4、厚度、高度和體積測量

　　5、尺寸標注和空間管理

　　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模型的質量控制和驗證

　　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視覺系統和3D視覺系統呢?

　　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;在工業自動化中，若能夠保證目標物體的有序平鋪，2D視覺通常能夠做得又快又好又經濟，但如果目標物體是無序的話，則必須有3D視覺的優勢加持。

　　在未來工廠的應用中，2D相較于3D成本更加低，在一些識別類檢測中，2D依然有強大的技術優勢，3D視覺不一定能夠解決所有的問題，根據性價比最優的原則，2D視覺與3D視覺結合使用會是比較完美的解決方案。

　　深圳市華漢偉業科技有限公司有著多年的機器視覺行業經驗，在機器視覺的應用領域上有著不少成功的案例和解決方案。華漢偉業一直以來致力于機器視覺產品的生產、開發、應用以及銷售，為客戶提供整體機器視覺解決方案及服務，把機器視覺技術應用到智能生產中，公司主要視覺產品有InnoVision 2D標準視覺系統、HyperShape3D 檢測軟件系統、AIDI Suite 深度學習系統。

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

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

　　針對于轉接片焊后毛刺、爆點、縫凸起、爆點缺陷、凹坑缺陷等，采用華漢HyperShape 3D檢測軟件，用基準面強調將高度圖像上的爆點缺陷強調凸顯出來，采用瑕疵檢測工具檢出缺陷，可穩定識別，精確度高，節省大量的人力和物力。

　　針對于轉接片焊縫間距、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，根據圖像特征差異檢測焊縫爆點斷焊等焊接缺陷，定制化解決方案，可實現穩定測量;檢測時間：<0.5S，定位/檢測精度：±0.05mm，精準度高，有點檢測產品質量。

　　當下，工業自動化、智能化已經是大勢所趨，華漢偉業始終聚焦“智能制造行業”技術、產品和解決方案創新，為客戶解決問題，持續在產品的研發與創新，個性化定制解決方案以及本土化服務能力上優先發力，協助客戶產能及生產效率的提升，致力于為客戶尋找成本最優的解決方案。