2D czy 3D? Jak wybrać system wizyjny

 

Systemy wizyjne coraz częściej zastępują ręczną kontrolę jakości i wspierają roboty w procesach produkcyjnych.

Wybór kamery 2D lub 3D nie powinien zależeć wyłącznie od ceny. Kluczowe jest to, jakie informacje o produkcie trzeba uzyskać.

Jeżeli wystarczy kształt, kolor, obecność lub położenie elementu, kamera 2D może być najlepszym rozwiązaniem. Gdy potrzebna jest informacja o wysokości, objętości lub rzeczywistej geometrii, przewagę zyskuje technologia 3D.

Kiedy wystarczy kamera 2D?

Systemy 2D analizują obraz w dwóch wymiarach. Są szczególnie skuteczne, gdy obiekty znajdują się w powtarzalnej pozycji i liczy się ich wygląd.

Typowe zastosowania to:

• kontrola obecności elementów,
• wykrywanie wad powierzchni,
• odczyt kodów i oznaczeń,
• kontrola koloru,
• pomiar podstawowych wymiarów,
• pozycjonowanie produktów.

Ich zaletą jest stosunkowo prosta konfiguracja i wysoka szybkość działania.

Kiedy potrzebne jest 3D?

Kamera 2D nie dostarcza informacji o wysokości obiektu. Jeżeli dwa detale wyglądają podobnie na płaskim obrazie, ale różnią się przestrzennie, klasyczna kamera może nie wykryć problemu.

System 3D pozwala analizować m.in.:

• wysokość,
• kształt przestrzenny,
• objętość,
• ułożenie elementów,
• odkształcenia powierzchni.

Dlatego technologia 3D znajduje zastosowanie przy kontroli bardziej złożonych komponentów i w aplikacjach robotycznych.

3D w robotyce

Jednym z ważnych zastosowań jest bin picking, czyli pobieranie detali z nieuporządkowanego pojemnika.

Robot przemysłowy otrzymuje z systemu wizyjnego informację o położeniu i orientacji obiektu. Dzięki temu może wybrać detal, określić sposób chwytu i przenieść go do odpowiedniego miejsca.

W takim zastosowaniu klasyczna kamera 2D może nie wystarczyć, szczególnie gdy elementy leżą jeden na drugim.

Kontrola jakości

System 3D może wykrywać wady, których nie da się jednoznacznie ocenić na płaskim obrazie. Dotyczy to m.in. różnic wysokości, odkształceń czy niewłaściwego ułożenia elementów.

Nie oznacza to jednak, że 3D zawsze jest lepsze. Jeżeli kontrolowany jest jedynie kolor, obecność produktu lub nadruk, dodatkowa informacja przestrzenna nie będzie potrzebna.

Oświetlenie nadal ma znaczenie

Nawet najlepsza kamera nie zapewni stabilnych wyników bez odpowiednich warunków oświetleniowych.

W systemach 2D szczególnie ważne jest ograniczenie wpływu:

• refleksów,
• zmiennego światła,
• cieni,
• zabrudzeń obiektywu.

W przypadku 3D dochodzą dodatkowe wymagania związane z powierzchnią badanego obiektu i metodą pozyskiwania danych.

Jak wybrać technologię?

Najpierw należy określić, jaka informacja jest potrzebna do podjęcia decyzji.

Jeżeli system ma odpowiedzieć na pytanie „czy element jest obecny?”, „jaki ma kolor?” albo „czy nadruk jest prawidłowy?”, zazwyczaj wystarczy 2D.

Jeżeli pytanie brzmi „jak wysoki jest element?”, „czy powierzchnia jest odkształcona?” lub „jak obiekt jest ułożony w przestrzeni?”, należy rozważyć 3D.

Przykład z produkcji

Producent komponentów metalowych kontrolował obecność otworów za pomocą kamery 2D. System działał prawidłowo, ale nie wykrywał niewielkich różnic wysokości powierzchni powstających podczas obróbki. Zastosowanie skanowania 3D pozwoliło wykrywać również te odchylenia bez ręcznej kontroli.

Najczęstsze błędy

Przy wyborze systemu wizyjnego często popełniane są następujące błędy:

• wybór kamery przed określeniem problemu,
• zakup systemu 3D tam, gdzie wystarcza 2D,
• ignorowanie oświetlenia,
• brak testów na rzeczywistych produktach,
• nieuwzględnienie prędkości linii,
• pominięcie integracji z PLC lub robotem.

Jak wybrać dostawcę?

W przypadku systemów wizyjnych szczególnie ważne jest doświadczenie integratora. Sama kamera jest tylko jednym z elementów rozwiązania. Liczą się również obiektyw, oświetlenie, oprogramowanie, sposób komunikacji i integracja z maszyną.

Przed zakupem warto przeprowadzić test na rzeczywistych detalach. Firmy specjalizujące się w systemach wizyjnych, automatyce i integracji robotów można znaleźć w katalogu Zrobotyzowany.pl.

FAQ

Czy kamera 3D jest zawsze dokładniejsza od 2D?
Nie. Każda technologia dostarcza innych informacji. W konkretnym zadaniu dobrze dobrany system 2D może być znacznie skuteczniejszy.

Czy system 3D nadaje się do kontroli jakości?
Tak. Szczególnie wtedy, gdy wada dotyczy geometrii, wysokości lub kształtu powierzchni.

Czy kamera 2D może sterować robotem?
Tak. System wizyjny może przekazywać robotowi informacje o położeniu i orientacji obiektu.

Czy system wizyjny wymaga specjalnego oświetlenia?
W większości aplikacji tak. Stabilne oświetlenie jest jednym z najważniejszych elementów skutecznej kontroli wizyjnej.

Czy warto kupić gotowy system wizyjny?
W prostych aplikacjach często tak. Przy bardziej wymagających zadaniach lepszym rozwiązaniem może być system zaprojektowany i zintegrowany pod konkretny proces.

Podsumowanie

Wybór między 2D i 3D powinien wynikać z rodzaju informacji potrzebnych w procesie. 2D sprawdzi się w szybkiej kontroli wyglądu, obecności i położenia. 3D warto zastosować wtedy, gdy znaczenie ma geometria przestrzenna, wysokość lub rzeczywiste ułożenie obiektu.

 

Najważniejsze jest przeprowadzenie testów na rzeczywistych produktach. Pozwala to sprawdzić nie tylko samą kamerę, ale cały system – od oświetlenia po komunikację z robotem lub PLC.