Uma análise mais detalhada da imagem 3D

Jun 10, 2024

Gráfico 1: Este mapa de tecnologias 3D ilustra os diferentes tipos de imagens 3D, sejam elas ativas ou passivas e se usam triangulação, tempo de voo ou interferometria. Fonte: DOENTE

Gráfico 2: Este gráfico mostra como várias tecnologias 3D se comparam quando se considera a resolução e precisão Z versus distância e campo de visão (FOV). Fonte: DOENTE

Freqüentemente, há muitas maneiras possíveis de resolver uma tarefa específica de visão. Em alguns casos, a escolha entre visão 2D ou 3D é óbvia, mas em outros casos ambas as tecnologias podem funcionar, embora cada uma proporcione certos benefícios. É importante compreender esses benefícios e como eles se aplicam a uma determinada aplicação para fornecer uma solução confiável de visão industrial. Em geral, o 3D é mais adequado não apenas para analisar volume, forma ou posição 3D de objetos, mas também para detectar peças e defeitos com baixo contraste, mas com uma diferença de altura detectável. A terceira dimensão é usada principalmente para medição, inspeção e posicionamento, mas também há casos em que o 3D é usado para ler código ou texto impresso quando faltam informações de contraste.

A captura da terceira dimensão pode ser feita de muitas maneiras diferentes, e cada uma das tecnologias de visão mecânica disponíveis tem seus prós e contras. A imagem tridimensional pode ser dividida em duas categorias principais: passiva e ativa. A partir daí, pode ser dividido em técnicas muito mais específicas. As técnicas passivas incluem profundidade de foco, campo de luz e estéreo. As principais técnicas ativas são baseadas em tempo de voo, luz estruturada e interferometria. A imagem tridimensional pode ser dividida em como a imagem é realmente adquirida, incluindo instantâneos e métodos de digitalização.

TECNOLOGIA INSTANTÂNEA

Existem sistemas ativos e passivos que usam o método “instantâneo”. Esta é a técnica com a qual a maioria das pessoas está familiarizada, pois é o método usado nas câmeras que utilizam há anos. O método snapshot captura todos os pixels da imagem ao mesmo tempo, criando a imagem instantânea. No caso do estéreo passivo, existem múltiplas imagens capturadas de diferentes perspectivas, e a diferença entre as imagens é usada para calcular a distância até o objeto (pense na visão humana). Essa mesma solução também pode ser realizada com uma única câmera, se a câmera puder ser movida para vários locais.

Uma técnica de instantâneo ativo incluiria o tempo de voo, que mede quanto tempo leva para a luz viajar até o alvo e retornar a um conjunto de sensores. Desta forma, cada pixel obtém diretamente uma medição 3D, sendo necessário apenas um sensor. Existem variações da técnica de instantâneo, como a opção ativa de projeção de luz codificada. Neste caso, várias imagens em alta velocidade do mesmo objeto são capturadas à medida que o padrão de iluminação muda. Em seguida, é criada uma imagem composta mostrando a profundidade com base nas diferenças nos padrões de iluminação. Normalmente os padrões são uma série de linhas cada vez mais estreitas; linhas cada vez mais finas são usadas para obter maior resolução.

TECNOLOGIA DE DIGITALIZAÇÃO

Depois, há técnicas de varredura, como a triangulação a laser, em que uma luz laser é projetada no objeto e a câmera captura imagens (normalmente em alta velocidade) da projeção da luz à medida que o objeto se move pela área de varredura. Um tipo diferente de técnica de digitalização é a profundidade do foco. Os dados tridimensionais são criados capturando uma sequência de imagens em um intervalo predefinido. A pilha de imagens é digitalizada para ver onde o foco local é maximizado e o alcance é derivado disso. Este método, embora benéfico porque não é necessária luz estruturada, pode ser lento e o objeto precisa ter alguma estrutura para estimar o foco.

Em uma tecnologia de digitalização, as imagens 3D são adquiridas perfil por perfil, seja movendo o objeto através da região de medição ou movendo a câmera sobre o objeto. Para obter os dados 3D corretos e, portanto, uma imagem 3D válida, o movimento deve ser constante ou bem conhecido, por exemplo, usando um codificador para rastrear o movimento. As imagens 3D criadas são geralmente muito precisas. As tecnologias Snapshot criam uma imagem 3D completa dos objetos, tirando uma única foto, como uma câmera comum, mas em 3D. O movimento do objeto ou da câmera não é necessário, mas as tecnologias produzem imagens que não são tão precisas quanto as tecnologias de digitalização.