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Perché le ispezioni 3D sono finalmente facili quanto quelle 2D

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

La maggior parte dei prodotti fabbricati sono oggetti tridimensionali (3D), quindi ha senso che i sistemi di automazione progettati per operare in tutte e tre le dimensioni siano più efficaci nell'assemblaggio, nel controllo della qualità e in altri compiti industriali. Attualmente i sistemi di visione industriale 3D eseguono solitamente tre compiti fondamentali: guida dell'automazione (ad esempio, i robot) per raccogliere oggetti, ispezione di oggetti per individuare difetti e misurazione di oggetti nel contesto di un processo di assemblaggio.

La tecnologia flessibile di scansione laser 3D risolve le applicazioni difficili

Attualmente i progettisti della visione industriale 3D hanno a disposizione diverse opzioni, tra cui soluzioni di scansione laser, stereoscopiche e relative al tempo di volo (ToF). Di queste tre soluzioni, la scansione laser è di gran lunga la più comune e fornisce la soluzione di acquisizione dati 3D più veloce, più precisa e più conveniente.

I tre tipi principali di scanner laser sono: il profilatore laser, il sensore di spostamento e i sistemi scansione matriciale. I profilatori laser generano mappe di superficie impilando i singoli profili in un'immagine continua. I sensori di spostamento possono generare vere e proprie nuvole di punti 3D dell'intero oggetto per una migliore precisione e usabilità rispetto alle mappe di altezza di base.

I punti di forza individuali di ogni soluzione di scansione laser 3D li rendono interessanti per una vasta gamma di applicazioni nel settore automobilistico (ispezione di superfici piane e & punti discontinui, ispezione di componenti, guida robot), prodotti di consumo (conteggio, imballaggio, verifica), food and beverage (ispezione, conteggio, smistamento, imballaggio), ed elettronica (presenza-assenza, garanzia di qualità).

Tre sfide comuni per il 3D

Le soluzioni di visione 3D affrontano tre sfide principali: La necessità di misurare in tre dimensioni, compresa la rotazione intorno ad ogni asse per sei gradi di libertà; la mancanza di veri e propri strumenti 3D; e i limiti dell'elaborazione integrata e il loro impatto sulle applicazioni 3D ad alta intensità di calcolo.

La misurazione di oggetti con sei gradi effettivi di libertà sfida i sistemi di visione 3D perché la maggior parte dei sistemi 3D usa mappe di altezza piuttosto che vere scansioni di nuvole di punti 3D. Con le mappe in altezza, le informazioni sull'altezza sono codificate a colori, in modo simile a quello di codifica delle temperature in un'immagine termica. Sfortunatamente, gli esseri umani non percepiscono l'altezza a colori, il che rende queste soluzioni difficili da comprendere e programmare. La maggior parte delle applicazioni 3D richiedono un certo livello di movimento, impongono al sistema di visione 3D di adattarsi alla rotazione, all'inclinazione e alla direzione dell'inclinazione. E, infine, la precisione della misurazione può risultare compromessa quando si utilizzano mappe di superficie 3D rispetto a vere e proprie nuvole di punti, dato che solo le nuvole di punti rappresentano l'oggetto come appare nel "mondo reale".

3D facile quanto 2D - mappa 2D in altezza e confronto di mappe 3D

La mancanza di veri e propri strumenti di visione 3D significa che numerosi sviluppatori di soluzioni 3D passano il tempo a cercare di risolvere applicazioni 3D usando strumenti 2D. Ciò si traduce in dati meno precisi, investimenti più elevati in ingegneria e operazioni di sviluppo e di esecuzione più lunghe.

Infine, le soluzioni di visione 3D elaborano quantità enormi di dati! Per questo motivo, la maggior parte delle soluzioni 3D dipende da PC industriali o da costose unità di elaborazione per PC industriali. Tali processori complicano il cablaggio e i retrofit, specialmente per le soluzioni montate su robot che comportano già portano ulteriori preoccupazioni per l'usura dei cavi e la necessità di limitare il peso all'estremità del braccio robotico.

Costruire una soluzione 3D migliore

Alla luce della crescente necessità di soluzioni di visione 3D, Cognex si è concentrata sulla risoluzione delle principali sfide alla diffusione su larga scala. La nuova soluzione 3D-L4000, ad esempio, utilizza un laser senza granulosità per generare una nuvola di punti 3D completa anziché mappe di altezza e fornisce informazioni dettagliate per ogni rotazione e inclinazione.

Le nuove soluzioni 3D presentano inoltre all'operatore l'intera nuvola di punti resa in 3D, consentendogli di ruotare, inclinare e far girare l'oggetto in qualsiasi direzione. Ciò facilità la correlazione tra le caratteristiche sul componente e quelle visualizzate.

Cognex ha sviluppato strumenti di visione che lavorano direttamente sulla nuvola di punti 3D, fornendo una maggiore precisione e ampliando i tipi di ispezioni che possono essere eseguite.Meglio ancora, dato che le ispezioni sono in 3D, gli utenti possono sperimentare immediatamente il funzionamento degli strumenti di visione sulla parte o sul componente reale. 3D-L4000 offre diversi algoritmi 3D dedicati, tra cui Blob3D, PatMax 3D, Edge3D, ExtractSphere 3D, ExtractCylinder 3D, e altri ancora. Tutti questi strumenti sono accessibili attraverso l'interfaccia utente brevettata di In-Sight basata su fogli di calcolo per una programmazione e un funzionamento intuitivi.

Scansione di oggetti con nuvola di punti 2D e 3D

Attualmente, utilizzando sistemi avanzati di ispezione 3D, i clienti sono in grado di implementare soluzioni semplici e senza contatto per eliminare i difetti e i richiami. Ad esempio, i produttori di automobili possono usare i sistemi di visione 3D per l'ispezione delle pastiglie dei freni, verificando la larghezza del distanziamento, l'angolo dei bordi smussati e i rivetti per assicurarsi che il materiale di attrito sia fissato correttamente. Tali sistemi eseguono anche un'ispezione 2D, verificando ad esempio la data di lettura, i codici di lotto e le etichette che sono state applicate. Questa è solo una delle numerose applicazioni che le soluzioni 3D compatte e facili da usare stanno rendendo possibili.

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