機器視覺自動化場景應(yīng)用中如何選擇用2d視覺和3d視覺？

在“智能制造”的概念提出后，作為人工智能一個重要的分支“機器視覺”已經(jīng)成為當(dāng)下炙手可熱的技術(shù)之一。在制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中，中國市場釋放出驚人的機器視覺技術(shù)及產(chǎn)品需求，為本土機器視覺行業(yè)的成長提供了關(guān)鍵驅(qū)動力。

在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用中，機器視覺一般由工業(yè)光源、圖像采集單元、圖像處理單元、圖像處理軟件及網(wǎng)絡(luò)通訊裝置等構(gòu)成。在自動化工業(yè)質(zhì)量控制和在線檢測領(lǐng)域，2d和3d技術(shù)都具備及其重要的作用。如何將兩者結(jié)合起來創(chuàng)建一個更可靠、高效的機器視覺檢測系統(tǒng)，首先要認識兩者的各自優(yōu)勢和應(yīng)用場景。

一、2d視覺

早在機器視覺概念被提出的時候，2d視覺技術(shù)應(yīng)運而生。

2d視覺技術(shù)原理是根據(jù)灰度及對比度來進行參考檢測，其主要功能是：定位、檢測、測量、識別。當(dāng)前，2d機器視覺已經(jīng)部署了幾十年，在某些應(yīng)用場景下表現(xiàn)出色，具體可分為以下幾項應(yīng)用：

1、二維特征和位置的檢測

2、二維尺寸檢查

3、條碼讀取

4、字符識別

5、標(biāo)簽檢測

6、某些質(zhì)量檢驗流程

7、監(jiān)視和對象跟蹤

8、有無檢測等

在很多應(yīng)用場景中，2d視覺存在一些限制。

由于2d視覺無法獲得物體的空間坐標(biāo)信息，故而不支持與形狀相關(guān)的測量，諸如：物體平面度、表面角度、體積，或區(qū)分相同顏色物體之類的特征，亦或是在具有接觸側(cè)的物體位置之間進行區(qū)分。

因此，對于對精確度和自動化的要求更高的檢測要求，3d機器視覺表現(xiàn)了它在視覺檢測上獨特的優(yōu)勢。

二、3d視覺

3d視覺比2d視覺處理具備更高的計算要求。 3d機器視覺的圖像檢測更接近于人類的眼睛，能夠借助數(shù)字化3d掃描數(shù)據(jù)，提取一個物體的尺寸，包括：表面積、體積和形體尺寸。

相比2d機器視覺，3d機器視覺具有以下幾項優(yōu)點：

① 在線檢測快速移動的目標(biāo)物，獲取形狀和對比度

② 消除手動檢查帶來的錯誤

③ 實現(xiàn)部件和裝配的100%在線質(zhì)量控制

④ 最大限度地縮短檢測周期和召回

⑤ 最大限度地提高生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)量

⑥ 對比度不變，是檢查低對比度物體的理想選擇

⑦ 對較小的照明變化或環(huán)境光不敏感

⑧ 建立大型物體檢測的多傳感器設(shè)置更簡單

目前3d機器視覺大多用于3c消費電子、新能源行業(yè)、汽車制造、電子組件和醫(yī)藥產(chǎn)品的檢測。它能有效提高合格產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，提升產(chǎn)品良率，從而減少原材料浪費、節(jié)約生產(chǎn)成本。

當(dāng)前，3d 視覺系統(tǒng)可應(yīng)用于多種工業(yè)化場景以及 2d 視覺系統(tǒng)無法提供應(yīng)用所需的性能的場景。

例如 :

1、機器人引導(dǎo)和表面跟蹤

2、用于放置、包裝或組裝的料箱揀選

3、對象掃描和數(shù)字化構(gòu)建

4、厚度、高度和體積測量

5、尺寸標(biāo)注和空間管理

6、測量形狀，孔，角度和曲面

7、檢測表面或裝配缺陷

8、相對3d cad模型的質(zhì)量控制和驗證

在3d視覺興起之后，選擇2d視覺還是3d視覺，成為大家共性困擾的問題。那么在不同場景下，如何選擇2d視覺系統(tǒng)和3d視覺系統(tǒng)呢?

如果要測量某些物體的相對尺寸比例，2d視覺完全可以勝任，但如果需要測量物體的絕對幾何尺寸，則3d視覺將是唯一選項;在工業(yè)自動化中，若能夠保證目標(biāo)物體的有序平鋪，2d視覺通常能夠做得又快又好又經(jīng)濟，但如果目標(biāo)物體是無序的話，則必須有3d視覺的優(yōu)勢加持。

在未來工廠的應(yīng)用中，2d相較于3d成本更加低，在一些識別類檢測中，2d依然有強大的技術(shù)優(yōu)勢，3d視覺不一定能夠解決所有的問題，根據(jù)性價比最優(yōu)的原則，2d視覺與3d視覺結(jié)合使用會是比較完美的解決方案。

深圳市華漢偉業(yè)科技有限公司有著多年的機器視覺行業(yè)經(jīng)驗，在機器視覺的應(yīng)用領(lǐng)域上有著不少成功的案例和解決方案。華漢偉業(yè)一直以來致力于機器視覺產(chǎn)品的生產(chǎn)、開發(fā)、應(yīng)用以及銷售，為客戶提供整體機器視覺解決方案及服務(wù)，把機器視覺技術(shù)應(yīng)用到智能生產(chǎn)中，公司主要視覺產(chǎn)品有innovision 2d標(biāo)準(zhǔn)視覺系統(tǒng)、hypershape3d 檢測軟件系統(tǒng)、aidi suite 深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

在給客戶定制解決方案的過程中，針對客戶的實際的情況，可采用2d與3d結(jié)合的方案，以客戶為中心，柔性化定制成本最優(yōu)，性價比最高的解決方案。

例如，在卷繞方殼電池的制作工藝中，在進行轉(zhuǎn)接片激光焊接機—焊印缺陷檢測中：

針對于轉(zhuǎn)接片焊后毛刺、爆點、縫凸起、爆點缺陷、凹坑缺陷等，采用華漢hypershape 3d檢測軟件，用基準(zhǔn)面強調(diào)將高度圖像上的爆點缺陷強調(diào)凸顯出來，采用瑕疵檢測工具檢出缺陷，可穩(wěn)定識別，精確度高，節(jié)省大量的人力和物力。

針對于轉(zhuǎn)接片焊縫間距、焊縫寬度、焊縫尺寸、斷焊等缺陷，則采用華漢innovison 2d檢測軟件;用兩直線距離檢測焊線間距，用塊狀物工具檢測焊縫長度，使用塊狀物或瑕疵檢測工具，根據(jù)圖像特征差異檢測焊縫爆點斷焊等焊接缺陷，定制化解決方案，可實現(xiàn)穩(wěn)定測量;檢測時間：<0.5s，定位/檢測精度：±0.05mm，精準(zhǔn)度高，有點檢測產(chǎn)品質(zhì)量。

當(dāng)下，工業(yè)自動化、智能化已經(jīng)是大勢所趨，華漢偉業(yè)始終聚焦“智能制造行業(yè)”技術(shù)、產(chǎn)品和解決方案創(chuàng)新，為客戶解決問題，持續(xù)在產(chǎn)品的研發(fā)與創(chuàng)新，個性化定制解決方案以及本土化服務(wù)能力上優(yōu)先發(fā)力，協(xié)助客戶產(chǎn)能及生產(chǎn)效率的提升，致力于為客戶尋找成本最優(yōu)的解決方案。