三維視覺提高檢查應用程序的性能

?制造業已經越來越多地使用傳統的二維機器視覺檢測、光學字符識別（OCR）和身份證閱讀系統，提高質量并降低成本。但也有許多應用程序，更適合于3D視覺，如測量高度，體積和傾斜的部件或在一個類似的彩色背景閱讀提出的字符，并在可變光照條件下進行檢查。正在解決這些挑戰是由新一代的三維視覺系統，利用激光三角測量與一個的二維成像器相結合，以產生一個三維的地形輪廓的一個對象，可以用于測量，檢查或字符識別。

三維視覺系統能夠執行所有類型的三維測量，讀取字符和代碼，獨立的對比度或照明條件。三維視覺系統的另一個優點是，他們可以提供真正的世界測量微米級的精度，而不需要專門校準的應用程序。對于許多制造應用的二維檢查是有限的，三維視覺系統提供了大量的性能升級，可以提高質量和效率。

雖然傳統的二維機器視覺系統可以提供卓越的性能，絕大多數的檢查和條碼閱讀應用程序，有相當數量的應用程序的視覺系統運行到的固有限制的二維技術。典型的例子包括本質上是三維的應用程序，如測量一個物體的高度，平行于傳感器的表面；測量傾斜的表面的斜率；測量一個對象的體積；或評價一個對象的檔案。

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

 

三維機器視覺系統的出現

新一代的三維視覺系統是解決這些挑戰，通過使用激光三角測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三維圖像的三維拓撲表示，其中的目標的足跡表示的圖像的程度，和Z高度數據存儲。一個完整的三維圖像是由一系列獲得剖面的每一行對應一個配置文件生成圖像，產生一個16位的灰度圖像。所得到的三維圖像的對象可以被用于兩個定位的對象，并準確地注冊的視覺工具，用于測量的三維和二維的功能，如長度，寬度和高度。它可以用來很容易地確定一個對象的存在或不存在，無論顏色或照明，并產生一個高對比度的圖像從非常微妙的變化高度。

 

三維檢測中的應用

一個典型的三維檢查應用涉及測量的關鍵部件，如印刷電路板（印刷電路板）或在一個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。檢測顏色是相似的區域的組件的存在或不存在的地方，他們被認為是安裝是另一個非常常見的三維檢查應用。也有許多機器人的指導應用，其中的三維視覺是必需的，如從一個垃圾桶或引導一個機器人手臂周圍的一部分的多個表面。

在電子行業中，在運營商的基板檢查是必需的，以確定是否缺少一個基板，太高或低，或傾斜。在這個應用程序中的三維機器視覺的一個優點是，它可以確定相對于載體的基板的高度。例如，如果載體本身高于正常，它不會導     致所有的基板被錯誤地確定為太高。同樣，如果整個載體是由幾度傾斜，載體的整體傾斜可以很容易地被分離出來，測量各基板相對于載體傾斜，什么才是真正重要的。

汽車制造商需要記錄運輸部（DOT）對輪胎安裝在車輛的側壁碼。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。二維視覺系統可以用來對代碼執行OCR，但需要精確的照明，必須經常重新調整時，新的輪胎介紹。然而，三維的視覺系統，產生一個高對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更可靠和強大的解決方案。

 

三維視覺系統

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

校準所有的視覺系統更為需要的尺寸測量和機器人導航應用進行精確的測量三維系統是很重要的。由于測量范圍是固定的，三維視覺系統的新一代可嚴格校準在工廠實際的計量單位，如毫米相對于傳統的二維視覺系統需要為每個應用程序為了將從像素到真實世界的單位在工廠校準。三維視覺系統也處理外在的校準，這是指校準相機在世界上的位置，這是特別適用于相機的情況下，安裝在一個機器人和移動到被檢查的部分。軟件也支持手眼校準這是用于轉換的視覺效果為機器人的運動坐標系。

三維檢查增加了一個額外的層的復雜性，機器視覺編程。然而，三維編程環境已經升級，簡化建筑維護的三維視覺應用的過程。典型的開發環境使用戶能夠拖放3D和二維視覺工具，使用交互式編輯控件來設置視覺工具屬性并添加外部硬件的插件。一個圖形化編程環境的結果，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平面角的計算器，一個高度的計算器，可以用來確定最小、  最大和平均高度，飛機估計用于創建一個參考平面，一個計算器的體積和橫截面的工具，捕捉一片尺寸檢查對象。典型的二維視覺工具用于三維應用包括模式匹配工具，可以用來識別和一個特定的幾何圖案位置的存在，不管它的方向，以及專門的工具進行OCR。

程序員可以創建一個運行時操作界面來監視和控制視覺應用程序簡單地通過拖放控制和圖像。結果或決定可以通過物理I/O連通，工廠車間通信如因特網/ IP或PROFINET，監控設備也可以連接。最后一步是將應用程序部署在一個專用的視覺控制器和工業PC機的三維視覺應用的成功部署的關鍵是要有正確的硬件、視覺工具，開發環境，傳播到工廠已經組裝和測試作為一個完整的解決方案。

 

結論

相反，傳統的機器視覺系統，提供信息只有兩個維度，而三維簡單地為用戶提供更多的信息，使制造商能夠將機器視覺應用到更大的應用程序。

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