三維視覺提高檢查應(yīng)用程序的性能

?制造業(yè)已經(jīng)越來越多地使用傳統(tǒng)的二維機(jī)器視覺檢測(cè)、光學(xué)字符識(shí)別（OCR）和身份證閱讀系統(tǒng)，提高質(zhì)量并降低成本。但也有許多應(yīng)用程序，更適合于3D視覺，如測(cè)量高度，體積和傾斜的部件或在一個(gè)類似的彩色背景閱讀提出的字符，并在可變光照條件下進(jìn)行檢查。正在解決這些挑戰(zhàn)是由新一代的三維視覺系統(tǒng)，利用激光三角測(cè)量與一個(gè)的二維成像器相結(jié)合，以產(chǎn)生一個(gè)三維的地形輪廓的一個(gè)對(duì)象，可以用于測(cè)量，檢查或字符識(shí)別。

三維視覺系統(tǒng)能夠執(zhí)行所有類型的三維測(cè)量，讀取字符和代碼，獨(dú)立的對(duì)比度或照明條件。三維視覺系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，他們可以提供真正的世界測(cè)量微米級(jí)的精度，而不需要專門校準(zhǔn)的應(yīng)用程序。對(duì)于許多制造應(yīng)用的二維檢查是有限的，三維視覺系統(tǒng)提供了大量的性能升級(jí)，可以提高質(zhì)量和效率。

雖然傳統(tǒng)的二維機(jī)器視覺系統(tǒng)可以提供卓越的性能，絕大多數(shù)的檢查和條碼閱讀應(yīng)用程序，有相當(dāng)數(shù)量的應(yīng)用程序的視覺系統(tǒng)運(yùn)行到的固有限制的二維技術(shù)。典型的例子包括本質(zhì)上是三維的應(yīng)用程序，如測(cè)量一個(gè)物體的高度，平行于傳感器的表面；測(cè)量?jī)A斜的表面的斜率；測(cè)量一個(gè)對(duì)象的體積；或評(píng)價(jià)一個(gè)對(duì)象的檔案。

在OCR應(yīng)用另一個(gè)問題在于字符或代碼必須區(qū)分的背景，或是類似的顏色或難以區(qū)分前景和背景。也有許多機(jī)器視覺和身份證閱讀應(yīng)用程序，包括具有挑戰(zhàn)性的照明問題，可以通過使用三維技術(shù)解決。

 

三維機(jī)器視覺系統(tǒng)的出現(xiàn)

新一代的三維視覺系統(tǒng)是解決這些挑戰(zhàn)，通過使用激光三角測(cè)量從零件中提取的三維信息。激光位移傳感器將一束束投射到待測(cè)量的物體上。光束被物體的三維形狀所取代。圖像傳感器捕獲一個(gè)三維圖像的三維拓?fù)浔硎?，其中的目?biāo)的足跡表示的圖像的程度，和Z高度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。一個(gè)完整的三維圖像是由一系列獲得剖面的每一行對(duì)應(yīng)一個(gè)配置文件生成圖像，產(chǎn)生一個(gè)16位的灰度圖像。所得到的三維圖像的對(duì)象可以被用于兩個(gè)定位的對(duì)象，并準(zhǔn)確地注冊(cè)的視覺工具，用于測(cè)量的三維和二維的功能，如長(zhǎng)度，寬度和高度。它可以用來很容易地確定一個(gè)對(duì)象的存在或不存在，無論顏色或照明，并產(chǎn)生一個(gè)高對(duì)比度的圖像從非常微妙的變化高度。

 

三維檢測(cè)中的應(yīng)用

一個(gè)典型的三維檢查應(yīng)用涉及測(cè)量的關(guān)鍵部件，如印刷電路板（印刷電路板）或在一個(gè)載體的基板的平整度。扭曲或翹曲的成分不能與二維檢查。

然而，三維機(jī)器視覺可以很容易地確定的零件表面的完整的地形輪廓。檢測(cè)顏色是相似的區(qū)域的組件的存在或不存在的地方，他們被認(rèn)為是安裝是另一個(gè)非常常見的三維檢查應(yīng)用。也有許多機(jī)器人的指導(dǎo)應(yīng)用，其中的三維視覺是必需的，如從一個(gè)垃圾桶或引導(dǎo)一個(gè)機(jī)器人手臂周圍的一部分的多個(gè)表面。

在電子行業(yè)中，在運(yùn)營(yíng)商的基板檢查是必需的，以確定是否缺少一個(gè)基板，太高或低，或傾斜。在這個(gè)應(yīng)用程序中的三維機(jī)器視覺的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它可以確定相對(duì)于載體的基板的高度。例如，如果載體本身高于正常，它不會(huì)導(dǎo)     致所有的基板被錯(cuò)誤地確定為太高。同樣，如果整個(gè)載體是由幾度傾斜，載體的整體傾斜可以很容易地被分離出來，測(cè)量各基板相對(duì)于載體傾斜，什么才是真正重要的。

汽車制造商需要記錄運(yùn)輸部（DOT）對(duì)輪胎安裝在車輛的側(cè)壁碼。該代碼是塑造和提出的表面上的輪胎，但相同的顏色作為輪胎。二維視覺系統(tǒng)可以用來對(duì)代碼執(zhí)行OCR，但需要精確的照明，必須經(jīng)常重新調(diào)整時(shí)，新的輪胎介紹。然而，三維的視覺系統(tǒng)，產(chǎn)生一個(gè)高對(duì)比度的圖像從非常小的變化，在幾何，所以他們可以提供一個(gè)更可靠和強(qiáng)大的解決方案。

 

三維視覺系統(tǒng)

該傳感器的工作范圍取決于它的視場(chǎng)（FOV）?？梢詼y(cè)量由傳感器的區(qū)域由一個(gè)梯形的隧道，只要被測(cè)量的部分或特征被包含在這條隧道內(nèi)的傳感器將能夠執(zhí)行它的三維測(cè)量。用小視場(chǎng)傳感器提供的最高分辨率，它們非常適合用于檢測(cè)小物體在最高級(jí)別的精度。另一方面，具有較大的視場(chǎng)傳感器能夠具有更大的間隙距離檢測(cè)物體較大，雖然精度比用小視場(chǎng)傳感器。

校準(zhǔn)所有的視覺系統(tǒng)更為需要的尺寸測(cè)量和機(jī)器人導(dǎo)航應(yīng)用進(jìn)行精確的測(cè)量三維系統(tǒng)是很重要的。由于測(cè)量范圍是固定的，三維視覺系統(tǒng)的新一代可嚴(yán)格校準(zhǔn)在工廠實(shí)際的計(jì)量單位，如毫米相對(duì)于傳統(tǒng)的二維視覺系統(tǒng)需要為每個(gè)應(yīng)用程序?yàn)榱藢南袼氐秸鎸?shí)世界的單位在工廠校準(zhǔn)。三維視覺系統(tǒng)也處理外在的校準(zhǔn)，這是指校準(zhǔn)相機(jī)在世界上的位置，這是特別適用于相機(jī)的情況下，安裝在一個(gè)機(jī)器人和移動(dòng)到被檢查的部分。軟件也支持手眼校準(zhǔn)這是用于轉(zhuǎn)換的視覺效果為機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系。

三維檢查增加了一個(gè)額外的層的復(fù)雜性，機(jī)器視覺編程。然而，三維編程環(huán)境已經(jīng)升級(jí)，簡(jiǎn)化建筑維護(hù)的三維視覺應(yīng)用的過程。典型的開發(fā)環(huán)境使用戶能夠拖放3D和二維視覺工具，使用交互式編輯控件來設(shè)置視覺工具屬性并添加外部硬件的插件。一個(gè)圖形化編程環(huán)境的結(jié)果，基于流程的圖形表示，很容易理解，并且可以通過工廠的工程師支持。

典型的三維視覺工具包括一個(gè)平面角的計(jì)算器，一個(gè)高度的計(jì)算器，可以用來確定最小、  最大和平均高度，飛機(jī)估計(jì)用于創(chuàng)建一個(gè)參考平面，一個(gè)計(jì)算器的體積和橫截面的工具，捕捉一片尺寸檢查對(duì)象。典型的二維視覺工具用于三維應(yīng)用包括模式匹配工具，可以用來識(shí)別和一個(gè)特定的幾何圖案位置的存在，不管它的方向，以及專門的工具進(jìn)行OCR。

程序員可以創(chuàng)建一個(gè)運(yùn)行時(shí)操作界面來監(jiān)視和控制視覺應(yīng)用程序簡(jiǎn)單地通過拖放控制和圖像。結(jié)果或決定可以通過物理I/O連通，工廠車間通信如因特網(wǎng)/ IP或PROFINET，監(jiān)控設(shè)備也可以連接。最后一步是將應(yīng)用程序部署在一個(gè)專用的視覺控制器和工業(yè)PC機(jī)的三維視覺應(yīng)用的成功部署的關(guān)鍵是要有正確的硬件、視覺工具，開發(fā)環(huán)境，傳播到工廠已經(jīng)組裝和測(cè)試作為一個(gè)完整的解決方案。

 

結(jié)論

相反，傳統(tǒng)的機(jī)器視覺系統(tǒng)，提供信息只有兩個(gè)維度，而三維簡(jiǎn)單地為用戶提供更多的信息，使制造商能夠?qū)C(jī)器視覺應(yīng)用到更大的應(yīng)用程序。

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