Shenzhen V-Plus Technologies Co. , Ltd.

2D หรือ 3D Machine Vision ทำไมไม่ใช่ทั้งสองอย่าง

2D หรือ 3D Machine Vision? ทำไมไม่ทั้งสอง?

ไม่กี่ปีที่ผ่านมานักออกแบบระบบและผู้ประกอบระบบจะทำทุกวิถีทางเพื่อหลีกเลี่ยงการมองเห็นของเครื่อง 3D มันต้องใช้ระบบแสงสว่างที่ซับซ้อนพลังในการประมวลผลมากมายวิศวกรรมที่มากขึ้นและเงินมากขึ้น

ปัจจุบันด้วยการเพิ่มขึ้นของพลังการประมวลผลและเซ็นเซอร์กล้อง CMOS รุ่นใหม่ที่เร็วขึ้นอุปกรณ์ 3D Machine Vision และซัพพลายเออร์ซอฟต์แวร์ได้ทำให้การตั้งค่าระบบ 3 มิติง่ายขึ้นในขณะที่เพิ่มความสามารถให้กับผลิตภัณฑ์ของตนมากยิ่งขึ้นเช่นการใช้ทั้งภาพ 2 มิติและ 3 มิติเพื่อทำให้ระบบ แข็งแกร่งมากขึ้น ด้วยเหตุนี้แอปพลิเคชันที่ไม่เคยคำนึงถึงต้นทุนของ 3D จึงนำเทคโนโลยีนี้มาใช้ในอัตราที่บันทึกไว้

2D เทียบกับ 2.5D เทียบกับ 3D
การสนทนาเกี่ยวกับการถ่ายภาพ 3 มิติเริ่มต้นด้วยคำจำกัดความของคำศัพท์ อิมเมจวิชันซิสเต็ม 2D มาตรฐานเป็นแบบแบนปรับเทียบเพื่อให้สามารถวัดความยาวและความกว้างได้ แต่ไม่ได้ให้ข้อมูลความสูง ขั้นตอนต่อไป 2.5D รวมข้อมูลแกน Z หรือความสูงนอกเหนือจากแกน X และ Y นอกจากนี้ยังให้ข้อมูลที่ช่วยให้ระบบวิชันซิสเต็มสามารถประเมินการหมุนของวัตถุ (ระยะห่างและการหันเห) รอบสองในสามมิติ True 3D ให้ข้อมูล X, Y และ Z รวมถึงข้อมูลการหมุนรอบแกนทั้งสาม (rX, rY และ rZ) สำหรับ "จอกศักดิ์สิทธิ์" ของการมองเห็น 3 มิติ - การหยิบถัง - และแอพพลิเคชั่นใหม่ ๆ อีกมากมายจะมีเพียง 3D เท่านั้น

“ การมองเห็น 3 มิติและการเลือกถังขยะของหุ่นยนต์ถูกผูกเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนา” จิมแอนเดอร์สันผู้จัดการผลิตภัณฑ์ - วิสัยทัศน์ของ SICK, Inc. (มินนีแอโพลิสรัฐมินนิโซตา) อธิบาย “ ผู้มีวิสัยทัศน์เช่น Adil Shafi ทำงานนี้มาเป็นเวลา 15 ปีแล้ว แต่ตอนนี้การเก็บถังขยะเริ่มเกิดผลจริงๆ”

บริษัท อย่าง SICK กำลังลดความซับซ้อนในการปรับใช้แอพพลิเคชั่นที่ยากที่สุดของ Machine Vision โดยใช้ประโยชน์จากแรงม้าในการคำนวณและซอฟต์แวร์ที่ชาญฉลาดขึ้น ตัวอย่างเช่น SICK นำเสนอระบบการเลือกถังขยะที่ผลิตขึ้นซึ่งเรียกว่าตำแหน่งที่แม่นยำของชิ้นส่วนในถังขยะ (PLB) ที่จับคู่ระบบวิชันซิสเต็มที่ใช้เลเซอร์สามเหลี่ยมกับซอฟต์แวร์เฉพาะที่คำนึงถึงข้อควรพิจารณาทั้งหมดเพื่อให้แอปพลิเคชันการเลือกถังขยะประสบความสำเร็จ .

ซอฟต์แวร์ 3D ที่ดีกว่า
“ ในอดีตซอฟต์แวร์ 3 มิติทั้งหมดใช้อัลกอริธึม 2 มิติที่นำไปใช้กับ 3D” Nicholas Tebeau ผู้จัดการกลุ่มผลิตภัณฑ์ Vision Solutions ของ LEONI Engineering Products & Services (Lake Orion, Michigan) กล่าว “ ตอนนี้ บริษัท ต่างๆกำลังนำเสนอเครื่องมือ 3 มิติที่เหมาะสมซึ่งทำให้แอปพลิเคชันทั้งหมดง่ายขึ้น และไม่ใช่แค่คำถามของ 2D หรือ 3D ตัวอย่างเช่นในการเลือกถังคุณต้องมีกริปเปอร์ที่เหมาะสม ซอฟต์แวร์ต้องคำนึงถึงกริปเปอร์และตรวจสอบให้แน่ใจว่ามันไม่ชนกับผนังถังขยะ - และไม่เพียงแค่ค้นหาการวางแนวของชิ้นส่วนเท่านั้น แต่ต้องรู้ว่าคุณสามารถจับมันได้ที่ไหนและคุณไม่สามารถยึดตามรูปทรงของชิ้นส่วนได้ที่ไหน โชคดีที่เราสามารถใช้ FPGA และเครื่องมืออื่น ๆ เพื่อทำให้กระบวนการทั้งหมดเร็วขึ้น แต่ยังมีหลายสิ่งที่ต้องพิจารณาจากมุมมองของผู้รวมระบบ”

4 (1)

ไม่ใช่ทุกแอปพลิเคชันคำแนะนำหุ่นยนต์ต้องใช้ 3D แบบเต็ม ตามที่ Ed Roney ผู้จัดการบัญชีแห่งชาติและผู้เชี่ยวชาญด้านวิชันซิสเต็มของ FANUC America Corp. (โรเชสเตอร์ฮิลส์มิชิแกน) กล่าวว่า“ หลายครั้งที่หุ่นยนต์ทุกตัวต้องรู้คือระยะห่างจากมุมมองของหุ่นยนต์ ในกรณีเหล่านี้ 2.5D สามารถทำงานได้ดี แต่ถ้าชิ้นส่วนนั้นไม่ได้ตั้งอยู่บนพื้นผิวเรียบหรือไม่ทราบขนาดของชิ้นส่วนระบบคลาวด์จุด 3 มิติก็เป็นวิธีที่จะไป แต่แม้ว่าวัตถุจะอยู่บนพื้นผิวเรียบเช่นกล่องบนพาเลท แต่การขาดความเปรียบต่างอาจเป็นสาเหตุที่ทำให้ต้องใช้ 3D หุ่นยนต์ที่ใช้ 2D หรือ 2.5D อาจไม่สามารถบอกได้อย่างง่ายดายว่ากล่องหนึ่งสิ้นสุดที่ใดและอีกกล่องหนึ่งเริ่มต้นเนื่องจากมีความเปรียบต่างไม่เพียงพอระหว่างกล่องทั้งสอง”

แสงที่มีโครงสร้างเป็นวิธีหนึ่งที่ บริษัท ต่างๆเช่น SICK และ Tordivel AS (ออสโลประเทศนอร์เวย์) สร้างคอนทราสต์ในภาพ 3 มิติ Tordivel ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีในไลบรารีวิชันซิสเต็มของ Scorpion Vision เพิ่งเปิดตัวกล้อง Scorpion 3D Stinger ไม่เหมือนกับกล้องถ่ายภาพสเตอริโอส่วนใหญ่ซึ่งสร้างค่า Z สำหรับทุกพิกเซลโดยพิจารณาจากความแตกต่างเล็กน้อยในภาพที่ได้มาจากกล้องสองตัวที่แยกจากกันซึ่งติดตั้งไว้ในตัวเครื่องเดียวและแยกจากกันด้วยระยะทางที่ทราบ Tordivel จะรวมการสเตอริโอเข้ากับการฉายเลเซอร์

“ เครื่องฉายภาพแบบสุ่ม (RPP) รับประกันได้ว่าวัตถุจะมีพื้นผิวที่เพียงพอสำหรับการคำนวณภาพสามมิติที่มีประสิทธิภาพ” Thor Vollset ซีอีโอของ Tordivel กล่าว “ ฉันขอยืนยันว่าการวิเคราะห์สามเหลี่ยมด้วยเลเซอร์นั้นมีความซับซ้อนน้อยกว่าการปรับภาพสามมิติเนื่องจากจุด 3 มิติถูกสร้างขึ้นตามมุมระหว่างกล้องกับเลเซอร์ซึ่งในความเป็นจริงแล้วการคำนวณ 2 มิติอย่างง่าย กล้องที่ปรับเทียบ 3D จะรู้ว่าทุกพิกเซลเคลื่อนที่ไปที่ใดในอวกาศ ใช้เพื่อย้ายไปมาระหว่างภาพ 2 มิติและ 3 มิติโดยใช้ท่าทางวัตถุ 3 มิติเพื่อดึงพิกัด 3 มิติที่แม่นยำที่สุดออกจากขอบที่แม่นยำมากในภาพ 2 มิติ ในเครื่องสแกนสามเหลี่ยมด้วยเลเซอร์ไม่สามารถอธิบายขอบได้อย่างถูกต้องเนื่องจากโดยปกติต้องใช้พิกเซลหลายพิกเซลเพื่ออธิบายจุด 3 มิติ ฉันขอเถียงว่าจริงๆแล้ว 3D point clouds มีข้อมูลน้อยกว่าภาพ 2 มิติมาก” [หมายเหตุ: ผู้เสนอการวิเคราะห์สามเหลี่ยมด้วยเลเซอร์กล่าวว่าระบบของพวกเขาให้ความละเอียด 3 มิติที่ดีกว่าภาพสามมิติ แต่ท้ายที่สุดแล้วมันก็ลงมาอยู่ที่การหยุดทำงานความเร็วในการสแกนเลเซอร์ความละเอียดของกล้องและปัจจัยอื่น ๆ ]

“ ด้วยกล้อง Scorpion 3D Stinger และซอฟต์แวร์ที่ใช้ร่วมกันของเราเราจะสร้างคลาวด์จุด 3 มิติที่หนาแน่นและชุดภาพ 2 มิติที่มีความละเอียดสูงร่วมกัน” Vollset กล่าวเสริม “ เริ่มต้นด้วยภาพ 3 มิติคุณสามารถสร้างท่าทางของวัตถุหรือระนาบวัตถุจากนั้นย้ายไปที่ภาพ 2 มิติที่เราทำการวัด 3 มิติที่แม่นยำที่สุด สองปีก่อนฉันไม่คิดว่าจะเป็นไปได้ แต่ตอนนี้เราสามารถสกัดด้วยความแม่นยำระดับมิลลิเมตรทุกจุดภายในมุมมองของพาเลทยูโร 800 มม. x 1200 มม. x 1,000 ม. ในหนึ่งวินาที ในการสแกนด้วยเลเซอร์อาจใช้เวลา 2 ถึง 5 วินาทีขึ้นอยู่กับเวลาสแกนด้วยเลเซอร์ ข้อดีอีกอย่างของการปรับภาพสามมิติคือเราสามารถจับข้อมูล 3 มิติจากวัตถุที่กำลังเคลื่อนไหวโดยไม่มีเวลาแฝง " 

4 (2)
2D และ 3D: ดีที่สุดของทั้งสองโลก
ในขณะที่ระบบสามมิติสามารถสร้างทั้งภาพ 2 มิติที่มีความละเอียดสูงและภาพ 3 มิติสำหรับการปรับปรุงข้อมูลหรือเพื่อทำให้ระบบใช้งานได้ง่ายขึ้นสำหรับมนุษย์ แต่ไม่ใช่ว่าทุกแอปพลิเคชันจะมีคุณสมบัติสำหรับกล้องสามมิติ

ด้วยเซ็นเซอร์ CMOS ความเร็วสูงกล้องตัวเดียวสามารถรวบรวมทั้งภาพ 2 มิติความละเอียดสูงและข้อมูล 3 มิติโดยใช้เลเซอร์สามเหลี่ยม “ ไม่เพียง แต่คุณสามารถถ่ายภาพระดับสีเทาหรือสีที่มีความละเอียดสูงได้ทุกๆเฟรมที่ 1000 แต่คุณสามารถตั้งค่าภูมิภาคต่างๆภายในมุมมองของกล้องและรวบรวมข้อมูล 3 มิติหรือ 2 มิติหรือทั้งสองอย่างได้” แอนเดอร์สัน SICK กล่าว

ความสามารถเช่นนี้นำลูกค้าใหม่ ๆ มาสู่การมองเห็นด้วยเครื่อง 3D “ เรามีลูกค้าในอุตสาหกรรมขนมขบเคี้ยวที่ใช้ 3D ในการวัดผล 100% ของผลิตภัณฑ์ของพวกเขาเมื่อผ่านใต้กล้องบนสายพานลำเลียง” แอนเดอร์สันกล่าว “ ถ้าคุณสัญญากับ 5-in. ช็อคโกแลตบาร์และคุณผลิตแท่งขนาด 4.9 นิ้วเท่านั้นนั่นเป็นการหลอกลวง ดังนั้นคุณจึงต้องอดทนระหว่าง 5 ถึง 5.2 นิ้วเพื่อให้แน่ใจว่าคุณปลอดภัย แต่ถ้าคุณสามารถลดลงเหลือ 5.05 นิ้ว บริษัท นั้นจะประหยัดเงินได้หลายล้านดอลลาร์ในแต่ละปี นั่นคือแอปพลิเคชั่นที่ Ranger E ใหม่ของเราซึ่งให้ภาพสีที่มีความละเอียดสูงรวมถึงรูปสามเหลี่ยมเลเซอร์ 3 มิติได้รับการออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหา” SICK เพิ่งเปิดตัวการสแกนวัตถุ 3 มิติที่อยู่กับที่โดยใช้เทคโนโลยีที่คล้ายกับเครื่องสแกนอ่านโค้ด 2D ตามภาพ

เมื่อมีโซลูชันใหม่ที่ช่วยให้ผู้ใช้วิชันซิสเต็มรายใหม่สามารถใช้เทคโนโลยี 3D ได้ง่ายขึ้นคนวงในคาดว่าตลาดจะขยายตัวอย่างต่อเนื่อง “ การถ่ายภาพหลายมิติกำลังเติบโตขึ้นอย่างแน่นอน” Roney จาก FANUC กล่าว “ เราเห็นลูกค้าถามหากันมากขึ้นเพราะ 3D กลายเป็นเรื่องง่ายที่จะใช้เช่นเดียวกับการมองเห็นของเครื่อง 2D”


เวลาโพสต์: พ.ย. 01-2562