หลักการของการตรวจสอบวิชันซิสเต็มด้วยกล้อง 3 มิติคืออะไร?

ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม ระบบตรวจสอบด้วยภาพสองมิติ-แบบดั้งเดิมจึงไม่สามารถตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมการผลิตสมัยใหม่ในด้าน-ความแม่นยำ สูง-ประสิทธิภาพ และการตรวจสอบที่มีความยืดหยุ่นสูงได้อีกต่อไป. 3 เทคโนโลยีการตรวจสอบด้วยภาพเครื่องด้วยกล้อง D ได้กลายเป็นเครื่องมือสำคัญในการผลิตอัจฉริยะและการควบคุมคุณภาพ แล้วการตรวจสอบด้วยวิชันซิสเต็มด้วยกล้อง 3 มิติคืออะไร? หลักการทำงานของมันคืออะไร? บทความนี้จะให้การวิเคราะห์โดยละเอียดแก่คุณ
1, แนวคิดพื้นฐานของการตรวจสอบด้วยวิชันซิสเต็มด้วยกล้อง 3 มิติ
การตรวจสอบด้วยกล้อง 3 มิติด้วยวิชันซิสเต็มหมายถึงวิธีการตรวจจับอัตโนมัติที่ใช้อุปกรณ์สร้างภาพ 3 มิติ (เช่น กล้อง 3 มิติ) เพื่อรับข้อมูลเชิงพื้นที่สามมิติ-ของวัตถุ และรวมอัลกอริธึมการประมวลผลภาพเพื่อตรวจจับและวิเคราะห์ขนาด รูปร่าง ตำแหน่ง ข้อบกพร่อง ฯลฯ ของวัตถุ
เมื่อเปรียบเทียบกับระบบการมองเห็น 2 มิติแบบดั้งเดิม การมองเห็น 3 มิติไม่เพียงแต่สามารถรับภาพระนาบของวัตถุเท่านั้น แต่ยังรวมถึงข้อมูลเชิงลึกด้วย ดังนั้นจึงบรรลุการรับรู้โครงสร้างที่ซับซ้อน พื้นผิว ความแตกต่างของความสูง และคุณสมบัติอื่น ๆ ได้อย่างแม่นยำ
2 หลักการทำงานของกล้อง 3D
กล้อง 3 มิติเป็นอุปกรณ์หลักสำหรับการตรวจสอบด้วยภาพ 3 มิติ และหลักการทำงานของกล้องนั้นขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีกระแสหลักต่อไปนี้เป็นหลัก:
1. แสงที่มีโครงสร้าง
เทคโนโลยีแสงที่มีโครงสร้างฉายรูปแบบแสงเฉพาะ (เช่น แถบหรือจุด) ลงบนพื้นผิวของวัตถุ และเมื่อแสงพบกับพื้นผิวที่เป็นลูกคลื่น แสงจะเกิดการเสียรูป หลังจากจับรูปแบบที่ผิดรูปเหล่านี้ด้วยกล้อง ข้อมูลเชิงลึกของแต่ละพิกเซลจะถูกคำนวณผ่านอัลกอริธึมการประมวลผลภาพเพื่อสร้างแบบจำลองสามมิติ-ของวัตถุ
ข้อดี: ความแม่นยำสูง เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ความเร็วคงที่หรือช้า
ข้อเสีย: ไวต่อแสงโดยรอบ ไม่เหมาะสำหรับการตรวจจับพื้นผิวที่มีความเร็วสูงหรือสะท้อนแสง
การประยุกต์ใช้: การตรวจจับขนาดเฟรมโทรศัพท์มือถือ, การวัดความเรียบของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ฯลฯ
2. เวลาบิน (ToF)
เทคโนโลยี ToF คำนวณระยะห่างระหว่างวัตถุและกล้องโดยปล่อยพัลส์แสงอินฟราเรดและวัดเวลาที่แสงสะท้อนกลับไปยังกล้อง ด้วยการสแกนขอบเขตการมองเห็นทั้งหมดอย่างรวดเร็ว ระบบจึงสามารถสร้างแผนที่เชิงลึกที่สมบูรณ์ได้
ข้อดี: ตอบสนองรวดเร็ว เหมาะสำหรับการตรวจจับแบบไดนามิก
ข้อเสีย: ความละเอียดต่ำ ความแม่นยำจำกัดตามระยะทาง
การใช้งาน: การหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวาง AGV, การวัดปริมาณพัสดุ, การขับขี่อัตโนมัติ ฯลฯ
3. การมองเห็นแบบสเตอริโอ
จำลองหลักการรับรู้ทางสายตาของมนุษย์ ใช้กล้องสองตัวเพื่อจับภาพวัตถุเดียวกันจากมุมที่ต่างกัน คำนวณความแตกต่างผ่านอัลกอริธึมการจับคู่ภาพ และคำนวณพิกัดสามมิติ-ของวัตถุ
ข้อดี: โครงสร้างเรียบง่าย ต้นทุนต่ำ
ข้อเสีย: ความต้องการพื้นผิวสูง ยากที่จะจับคู่พื้นที่พื้นผิวที่อ่อนแอ
การใช้งาน: การจับหุ่นยนต์, การนำทางกลางแจ้ง, การจดจำวัตถุ
3 ขั้นตอนการทำงานของการตรวจสอบด้วยภาพ 3 มิติ
โดยทั่วไประบบการตรวจสอบด้วยภาพ 3 มิติที่สมบูรณ์จะมีขั้นตอนต่อไปนี้:
1. การได้มาของภาพ
รับข้อมูลภาพที่มีข้อมูลเชิงลึกผ่านกล้อง 3 มิติ เช่น แผนที่พอยต์คลาวด์ แผนที่เชิงลึก หรือแผนที่ระดับสีเทา
2. การประมวลผลภาพล่วงหน้า
ดำเนินการลดสัญญาณรบกวน การกรอง การแปลงพิกัด และการประมวลผลข้อมูลดิบอื่นๆ เพื่อปรับปรุงเสถียรภาพและความแม่นยำของอัลกอริทึมที่ตามมา
3. การแยกและจับคู่คุณสมบัติ
แยกคุณสมบัติหลักออกจากรูปภาพ เช่น ขอบ รูปทรง และระนาบ แล้วเปรียบเทียบกับโมเดลหรือเทมเพลตมาตรฐานเพื่อระบุข้อบกพร่องหรือการเบี่ยงเบน
4. 3การสร้างใหม่และการวัดผล
การใช้ข้อมูลพอยต์คลาวด์เพื่อสร้างแบบจำลองสามมิติ-ของวัตถุขึ้นมาใหม่สำหรับการวัดขนาด การคำนวณปริมาตร การวิเคราะห์รูปร่าง และวัตถุประสงค์อื่นๆ
5. การระบุข้อบกพร่องและการตัดสิน
การผสมผสานแมชชีนเลิร์นนิงหรืออัลกอริธึมการเรียนรู้เชิงลึกเพื่อจำแนกและระบุความผิดปกติที่ตรวจพบ และผลลัพธ์การตรวจจับเอาต์พุต
4 ข้อดีของการตรวจสอบด้วยภาพ 3 มิติ
เมื่อเปรียบเทียบกับการตรวจสอบด้วยตนเองหรือระบบการมองเห็น 2 มิติแบบดั้งเดิม การตรวจสอบด้วยการมองเห็น 3 มิติมีข้อได้เปรียบที่สำคัญดังต่อไปนี้:
ความแม่นยำสูง: สามารถบรรลุความแม่นยำในการวัดที่ระดับไมโครมิเตอร์หรือต่ำกว่ามิลลิเมตร ซึ่งตรงตามข้อกำหนดของการผลิตที่มีความแม่นยำ
ความสามารถในการปรับตัวสูง: สามารถจัดการกับรูปร่างที่ซับซ้อน การสะท้อน ความโปร่งใส คอนทราสต์ต่ำ และฉาก 2D อื่นๆ ที่ยากต่อการจัดการ
ประสิทธิภาพสูง: ความเร็วการตรวจจับอัตโนมัติรวดเร็ว เหมาะสำหรับสายการผลิตขนาดใหญ่-
ไม่สัมผัส: หลีกเลี่ยงความเสียหายต่อชิ้นงาน และเหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ที่เปราะบางหรือมีมูลค่าสูง-
5, สถานการณ์การใช้งานทั่วไป
การตรวจสอบด้วยภาพ 3 มิติถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายอุตสาหกรรม และต่อไปนี้เป็นสถานการณ์ทั่วไปบางส่วน:
การผลิตทางอิเล็กทรอนิกส์: การตรวจจับข้อต่อบัดกรี PCB, ความแม่นยำในการติดตั้งชิป, ขนาดเปลือกโทรศัพท์ ฯลฯ
ชิ้นส่วนยานยนต์: วัดข้อผิดพลาดด้านมิติและข้อบกพร่องพื้นผิวของเสื้อสูบ เกียร์ และผ้าเบรก
โลจิสติกส์และคลังสินค้า: วัดปริมาณบรรจุภัณฑ์โดยอัตโนมัติ ระบุตำแหน่งสินค้า และแนะนำ AGV เพื่อหลีกเลี่ยงอุปสรรค
อาหารและยา: การทดสอบความสมบูรณ์ของบรรจุภัณฑ์ การปิดผนึกฝาขวด และข้อบกพร่องด้านรูปลักษณ์ของแท็บเล็ต
6 แนวโน้มการพัฒนาในอนาคต
ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของปัญญาประดิษฐ์ การประมวลผลแบบเอดจ์และเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ การตรวจสอบด้วยภาพ 3 มิติกำลังพัฒนาไปสู่ความแม่นยำที่สูงขึ้น ความเร็วที่เร็วขึ้น และความฉลาดที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น:
AI+3D Vision: การประยุกต์ใช้อัลกอริธึมการเรียนรู้เชิงลึกในการประมวลผลพอยต์คลาวด์และการจดจำข้อบกพร่องกำลังแพร่หลายมากขึ้น
การประมวลผลแบบ Edge: ปรับใช้อัลกอริธึมการประมวลผลภาพบนอุปกรณ์ภายในเครื่องเพื่อให้ได้การตอบสนองในระดับมิลลิวินาที
การรวมเซ็นเซอร์หลายตัว: การรวมเซ็นเซอร์หลายตัว เช่น RGB, อินฟราเรด และเลเซอร์ เพื่อปรับปรุงความทนทานในการตรวจจับ
การทำให้เป็นโมดูลและการกำหนดมาตรฐาน: ส่งเสริมการใช้งานอย่างรวดเร็วและความนิยมทางอุตสาหกรรมของระบบการมองเห็น 3 มิติ
7 บทสรุป
เทคโนโลยีการตรวจสอบด้วยภาพเครื่องด้วยกล้อง 3 มิติกำลังค่อยๆ กลายเป็น "ตาอัจฉริยะ" ของระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม ไม่เพียงแต่ปรับปรุงความแม่นยำและประสิทธิภาพของการตรวจจับเท่านั้น แต่ยังเป็นรากฐานข้อมูลที่มั่นคงสำหรับการผลิตอัจฉริยะอีกด้วย ในอนาคต ด้วยเทคโนโลยีที่เติบโตอย่างต่อเนื่อง การมองเห็นแบบ 3 มิติจะแสดงให้เห็นถึงศักยภาพการใช้งานอันทรงพลังในสาขาต่างๆ มากขึ้น