Por Que as Inspeções 3D Finalmente são Tão Fáceis como as Inspeções 2D

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

A maioria dos produtos fabricados é composta de objetos tridimensionais (3D), então faz sentido que os sistemas de automação concebidos para funcionar nas três dimensões sejam mais eficazes na montagem, na garantia de qualidade e em outras tarefas industriais. Atualmente, os sistemas de visão industrial 3D executam normalmente três tarefas básicas: orientar a automação (por exemplo, robôs) para recolher objetos, inspecionar objetos quanto a defeitos e medir objetos como parte de um processo de montagem.

A tecnologia flexível de digitalização a laser 3D soluciona aplicações exigentes

Atualmente, os designers de sistemas de visão 3D têm várias opções à sua disposição, incluindo soluções de escaneamento a laser, estereoscópicas e "time-of-flight" (ToF). Destes três conjuntos de soluções, a digitalização a laser é, de longe, a mais comum, fornecendo a solução de aquisição de dados 3D mais rápida, precisa e econômica.

Os três tipos principais de scanners a laser são: perfilador a laser, sensor de deslocamento e sistemas de captura de área. Os perfiladores a laser geram mapas de superfície ao juntar perfis individuais em uma imagem contínua. Os sensores de deslocamento podem gerar nuvens de pontos 3D reais de todo o objeto para melhor precisão e usabilidade do que os mapas básicos de altura.

As forças individuais de cada solução de digitalização a laser 3D as tornam interessantes para uma vasta gama de aplicações na indústria automotiva (inspeção de acabamento e espaçamento, inspeção de peças, orientação de robôs), produtos de consumo (contagem, embalagem, verificação), alimentos e bebidas (inspeção, contagem, triagem, embalagem) e produtos eletrônicos (presença/ausência, garantia de qualidade).

Três desafios comuns às 3D

As soluções de visão 3D enfrentam três desafios principais: A necessidade de medir em três dimensões, incluindo a rotação em torno de cada eixo, com seis eixos livres; a falta de ferramentas 3D verdadeiras; e as limitações do processamento incorporado e o seu impacto em aplicações 3D com uso intensivo de computação.

A medição de objetos com seis eixos livres desafia os sistemas de visão 3D porque a maioria dos sistemas 3D utiliza mapas de altura em vez de digitalizações de nuvem de pontos 3D reais. Com mapas de altura, as informações de altura são codificadas a cores, de forma semelhante à forma como as temperaturas são codificadas em uma imagem térmica. Infelizmente, os humanos não veem altura na cor, tornando essas soluções difíceis de entender e programar. A maioria das aplicações 3D requer algum nível de movimento, exigindo que o sistema de visão 3D se adapte à rotação, inclinação e direção da inclinação. E, por fim, a precisão da medição pode ser prejudicada ao utilizar mapas de superfície 3D em comparação com nuvens de pontos reais, porque apenas nuvens de pontos representam o objeto como ele aparece no "mundo real".

Mapa de altura 3D tão fácil como 2D-2D e comparação de mapa 3D

A falta de ferramentas de visão 3D verdadeiras significa que muitos desenvolvedores de soluções 3D gastam tempo tentando resolver aplicações 3D usando ferramentas 2D. Isso resulta em dados menos precisos, investimentos mais altos em engenharia, desenvolvimento mais longo e operações com maior duração.

Finalmente, as soluções de visão 3D processam muitos dados! Por este motivo, a maioria das soluções 3D depende de PCs industriais ou unidades de processamento de PC industriais caras. Esses processadores complicam o cabeamento e as atualizações, especialmente para soluções montadas em robôs que já trazem preocupações adicionais sobre o desgaste dos cabos e a necessidade de limitar o peso na extremidade do braço robótico.

Criando uma solução 3D melhor

Devido à crescente necessidade de soluções de visão 3D, a Cognex tem se concentrado em resolver os principais desafios da implementação generalizada. A nova solução 3D-L4000, por exemplo, utiliza um laser sem ruído para gerar uma nuvem de pontos 3D completa em vez de mapas de altura e fornece informações detalhadas para cada rotação e inclinação.

As novas soluções 3D também apresentam a nuvem de pontos 3D completa ao operador, permitindo que ele gire, incline e rotacione o objeto em qualquer direção. Isto torna mais fácil correlacionar as características da peça com as funcionalidades no visor.

A Cognex desenvolveu ferramentas de visão que funcionam diretamente na nuvem de pontos 3D, fornecendo maior precisão e expandindo os tipos de inspeções que podem ser realizadas. Melhor ainda, como as inspeções são em 3D, os usuários podem experimentar imediatamente como as ferramentas de visão operam na peça ou componente real. O 3D-L4000 oferece vários algoritmos 3D dedicados, incluindo Blob3D, PatMax 3D, Edge3D, ExtractSphere 3D, ExtractCylinder 3D e muito mais. Todas estas ferramentas são acessíveis através da interface de usuário patenteada baseada na planilha In-Sight para programação e funcionamento intuitivos.

Digitalização de objetos em nuvem de pontos 2D e 3D

Atualmente, utilizando sistemas de inspeção 3D avançados, os clientes são capazes de implementar soluções simples e sem contato para eliminar defeitos e recalls. Por exemplo, os fabricantes de automóveis podem utilizar sistemas de visão 3D para a inspeção das pastilhas dos freios, verificando a largura da folga, o ângulo das bordas chanfradas e os rebites para se certificar de que o material de fricção está fixo corretamente. Esses sistemas também executam inspeção 2D, como verificação da data de leitura, códigos de lote e etiquetas que foram aplicadas. Esta é apenas uma das muitas aplicações que as soluções 3D compactas e fáceis de usar estão tornando possíveis.

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