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為什么2D工業(yè)視覺技術(shù)越來越力不從心？
發(fā)布時(shí)間: 2022-11-17
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工業(yè)視覺技術(shù)
當(dāng)前機(jī)器工業(yè)視覺主流的檢測手段還是依賴2D工業(yè)相機(jī)，即從灰度圖中提取被測物特征，在X-Y平面內(nèi)進(jìn)行測量。當(dāng)遇到需要高度測量或需要Z方向信息，如需要測高度、測深度、測厚度、測平面度、測體積、測磨損等情況時(shí)，2D工業(yè)視覺往往無能為力。甚者在被測物灰度圖像對比度較差，無法準(zhǔn)確提取被測物特征值時(shí)，往往可以考慮通過高度分割進(jìn)行特征提取并測量，這時(shí)，3D
工業(yè)視覺技術(shù)就成為解決機(jī)器工業(yè)視覺問題的重要檢測手段。
這個(gè)模型中主要包括2D工業(yè)相機(jī)、鏡頭、激光器、標(biāo)定算法等內(nèi)容。主要利用2D工業(yè)相機(jī)中拍攝到的激光線形變，通過三角公式即可獲取被測物的高度信息。原理圖如圖1所示： 結(jié)構(gòu)光三角測量法安裝方式 結(jié)構(gòu)光三角測量法的安裝方法是一個(gè)重要影響因素，目前市場上流行的方法是激光線直射被測物，2D工業(yè)相機(jī)與激光器成一定角度（即測量角）拍攝，如圖2所示。 2D工業(yè)相機(jī)的分辨率、安裝的測量角都會影響到Z向分辨率。2D工業(yè)相機(jī)分辨率越大，Z向分辨率就越大，但由于輸出了過多的無用數(shù)據(jù)，會影響到掃描速度的提高；測量角越大，Z向分辨率也越大，但盲區(qū)也會越大。
因此，搭建3D工業(yè)視覺系統(tǒng)時(shí)，需要綜合考慮被測物實(shí)際情況，選擇合適的工業(yè)相機(jī)和安裝方法。 除2D工業(yè)相機(jī)和測量角外，激光器的光束質(zhì)量也是影響測量精度的主要因素。選擇一個(gè)非高斯光束和均勻度好的激光器，對于提高測量精度非常重要，如圖3所示。 3D工業(yè)視覺技術(shù)方案 目前市場上流行有三種3D工業(yè)視覺技術(shù)方案：
第一種方案是使用2D工業(yè)相機(jī)、鏡頭、激光器等工業(yè)視覺組件，及標(biāo)定算法搭建3D工業(yè)視覺系統(tǒng)，如圖4，圖5所示。 標(biāo)定算法可以使用Halcon在PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)，也可以使用SiliconSoftware的VD4卡在板卡上實(shí)現(xiàn)，降低PC機(jī)CPU負(fù)載。此種方案安裝靈活，成本較低，但對技術(shù)人員水平要求較高，系統(tǒng)開發(fā)周期長。
第二種方案是使用分體式3D工業(yè)相機(jī)、鏡頭、激光器等工業(yè)視覺組件搭建，如圖6所示。 標(biāo)定算法在3D工業(yè)相機(jī)上實(shí)現(xiàn)，工業(yè)相機(jī)直接輸出被測物高度數(shù)據(jù)和灰度數(shù)據(jù)，減小無用數(shù)據(jù)輸出，從而可以得到2D工業(yè)相機(jī)無法實(shí)現(xiàn)的高幀率。此種方案安裝靈活，掃描速度較高，成本適中，開發(fā)周期相對第一種方案較短，適合于高精度和高速3D測量領(lǐng)域。
