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Por qué las inspecciones 3D son finalmente tan simples como las 2D

machine vision camera lens up close behind checkmarks and x's

La mayoría de los productos fabricados son objetos tridimensionales (3D), por lo que es sensato que los sistemas de automatización diseñados para funcionar en las tres dimensiones sean más efectivos para el montaje, el control de calidad y otras tareas industriales. Actualmente, los sistemas de visión artificial 3D suelen realizar tres tareas básicas: guiar la automatización (por ej., robots) para seleccionar objetos, buscar defectos en objetos y medir objetos como parte del proceso de montaje.

La tecnología de escaneo láser 3D resuelve aplicaciones desafiantes

Hoy en día, los diseñadores de visión artificial 3D tienen múltiples opciones a su disposición, como las soluciones de escaneo láser, estereoscópicas y de tiempo de vuelo (ToF). De estos tres conjuntos de soluciones, el escaneo láser es la más común y proporciona la solución de adquisición de datos 3D más rápida, precisa y rentable.

Los tres tipos principales de lectores son: perfilador láser, sensor de desplazamiento y sistemas de escaneo de área. Los perfiladores láser generan mapas de superficie al apilar perfiles individuales en una imagen continua. Los sensores de desplazamiento pueden generar nubes de puntos 3D reales de todo el objeto para mayor precisión y uso que los mapas de altura básicos.

Los puntos fuertes de cada una de las soluciones de escaneo láser 3D las hacen atractivas para una amplia variedad de aplicaciones en los sectores automotriz (enrase y nivelación, inspección de piezas, guiado de robots), productos de consumo (recuento, empacado, verificación), alimentos y bebidas (inspección, recuento, clasificación, empacado) y electrónica (presencia-ausencia, control de calidad).

Tres desafíos comunes para 3D

Las soluciones de visión 3D se enfrenan a tres desafíos principales: La necesidad de medir en tres dimensiones, incluida la rotación alrededor de cada eje para obtener seis grados de libertad; la falta de verdaderas herramientas 3D; y las limitaciones del procesamiento integrado y su impacto en las aplicaciones 3D de uso intensivo.

Medir objetos con seis grados de libertad reales supone un reto para los sistemas de visión 3D, ya que la mayoría de los sistemas 3D utilizan mapas de altura en lugar de verdaderos escaneos de nubes de puntos 3D. Con los mapas de altura, la información sobre la altura se codifica en color, de forma similar a como se codifican las temperaturas en una imagen térmica. Por desgracia, los humanos no vemos la altura en color, lo que hace que estas soluciones sean difíciles de entender y programar. La mayoría de las aplicaciones 3D requieren algún nivel de movimiento, lo que exige que el sistema de visión 3D se adapte a la rotación, la inclinación y la dirección de inclinación. Finalmente, la precisión de la medición puede verse afectada al usar mapas de superficie 3D en lugar de nubes de punto verdaderas porque solo estas representan el objeto como se ve “en el mundo real”.

3D tan simple cocomo 2D-Comparación de mapa de calor 2D y mapa 3D

La falta de verdaderas herramientas de visión 3D significa que muchos desarrolladores de soluciones 3D pasan tiempo intentando resolver aplicaciones 3D con herramientas 2D. Esto da como resultados datos menos precisos, mayores inversiones en ingeniería y mayores operaciones de desarrollo y ejecución.

Por último, ¡las soluciones de visión 3D procesan muchos datos! Por este motivo, la mayoría de las soluciones 3D dependen de PC industriales o costosas unidades PC de procesamiento industriales. Estos procesadores complican el cableado y las adaptaciones, especialmente en el caso de las soluciones montadas en robots, que de por sí conllevan preocupaciones adicionales sobre el desgaste de los cables y la necesidad de limitar el peso en el extremo del brazo robótico.

Construyendo una mejor solución 3D

A la luz de la creciente necesidad de soluciones de visión 3D, Cognex se ha centrado en resolver los principales retos para la implantación generalizada. La nueva solución 3D-L4000, por ejemplo, utiliza un láser sin manchas para generar una nube de puntos 3D completa en lugar de mapas de altura y proporciona información detallada para cada rotación e inclinación.

Las nuevas soluciones 3D también presentan al operador la nube de puntos completa renderizada en 3D, permitiéndole girar, inclinar y rotar el objeto en cualquier dirección. Esto facilita la correlación de las características de la pieza con las características en la pantalla.

Cognex ha desarrollado herramientas de visión que funcionan directamente sobre la nube de puntos 3D, proporcionando una mayor precisión y ampliando los tipos de inspecciones que pueden realizarse. Y lo que es mejor, como las inspecciones son en 3D, los usuarios pueden experimentar inmediatamente cómo funcionan las herramientas de visión en la pieza o el componente real. El 3D-L4000 ofrece múltiples algoritmos 3D exclusivos, que incluyen Blob3D, PatMax 3D, Edge3D, ExtractSphere 3D, ExtractCylinder 3D, entre otros. Todas estas herramientas son accesibles a través de la interfaz de usuario patentada de In-Sight, basada en hojas de cálculo, para una programación y un funcionamiento intuitivos.

Escaneo de objeto en nubes de puntos 2D y 3D

Actualmente, mediante sistemas de inspección 3D avanzados, los clientes pueden implementar soluciones simples sin contacto para eliminar los defectos y los retiros del mercado. Por ejemplo, los fabricantes automotrices pueden usar los sistemas de visión 3D para inspeccionar las pastillas de freno, verificando el ancho del espacio, el ángulo de los bordes nivelados y los remaches para garantizar que los materiales de fricción estén asegurados adecuadamente. Estos sistemas también realizan inspecciones en 2D, como verificar las fechas de lectura, los códigos de lote y las etiquetas aplicadas. Esta es solo una de las muchas aplicaciones que hacen posible las soluciones 3D fáciles de usar.

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