Tecnología de perfilado 3D para aplicaciones de visión artificial

Como exploramos en nuestra última entrada del blog, existen cuatro tecnologías 3D principales utilizadas en la visión artificial: visión estéreo, tiempo de vuelo (ToF), luz estructurada y perfilado 3D (triangulación láser).

En esta entrada del blog cubriremos el perfilado 3D, explorando la tecnología en juego y cómo puede resolver problemas en la visión artificial.

¿Qué es el perfilado 3D?

El perfilado 3D es una estrategia de visión 3D que mide la alteración de una línea láser fija cuando se proyecta sobre un objeto utilizando una cámara montada en un ángulo de desplazamiento conocido. Cuando el objeto atraviesa la línea láser, se generan miles de perfiles por segundo, lo que da como resultado una imagen 3D muy precisa del objeto objetivo.

Esta tecnología es un método activo de visión 3D, que se basa en láseres y un entorno estructurado, además de una cámara de visión artificial, para funcionar eficazmente.

El perfilado 3D requiere movimiento para medir el perfil del objeto. Esto es lo que facilita el "escaneo" que el sensor captura a medida que el objeto objetivo pasa a través de la línea láser.

Alto nivel de precisión

Debido al uso del perfilado láser, esta tecnología 3D puede medir un objeto con un grado de precisión extremadamente alto, con una resolución de profundidad en micrómetros (μm). El resultado es una nube de puntos espectacularmente detallada del objeto.

Alto nivel de precisión reflejado en la nube de puntos.

Ventajas y desventajas del perfilado 3D

Al evaluar los pros y los contras de la tecnología de perfilado 3D en relación con su aplicación elegida, es importante tener en cuenta el coste y la facilidad de configuración, así como considerar los factores que pueden obstaculizar una configuración de perfilado 3D exitosa.

El perfilado 3D generalmente tiene dificultades con superficies excesivamente reflectantes o que absorben la luz. Es clave decidir la longitud de onda y la potencia correctas del láser según el material de la superficie del objeto objetivo.

Por otro lado, el perfilado 3D destaca en distancias más cortas, lo que permite a los ingenieros y OEM implementar la visión 3D en entornos más claustrofóbicos.

El perfilado 3D en general es lo mejor para la medición de altura y forma, para aplicaciones como la metrología y la inspección de superficies.

La triangulación láser también puede ser una opción robusta en áreas con un transportador preinstalado, como la inspección de automóviles o el control de calidad (QC) de alimentos.

Configuración del equipo de perfilado 3D

El diodo láser de línea utilizado se suele colocar en una perspectiva fija, perpendicular a la dirección del movimiento del objeto. La cámara se coloca entonces en un ángulo de desplazamiento conocido respecto al objetivo.

Configuración de visión 3D "DIY" con dos cámaras y un láser.

Se pueden utilizar varias cámaras para reducir la oclusión y aumentar la precisión de la medición de la superficie en los puntos más bajos.

Para aquellos a quienes no les importa conseguir piezas individuales para su propio equipo de triangulación láser "DIY", se pueden obtener resultados sólidos si están dispuestos a esforzarse.

Esto incluye el cálculo de las desviaciones angulares implicadas, el uso del mejor algoritmo para determinar la detección de picos (o extracción de haces) y la selección de la(s) cámara(s), la(s) lente(s) y el láser adecuados.

Elección del hardware adecuado

Si el enfoque "hágalo usted mismo" es viable para su aplicación, le recomendamos que consulte nuestra página de productos y nuestro equipo de ventas para ayudarle a elegir las piezas adecuadas. Ofrecemos una amplia gama de cámaras de visión artificial, lentes y láseres para ayudarle a construir su equipo de perfilado 3D "hágalo usted mismo".

Sin embargo, si la velocidad de configuración es clave, o si su aplicación requiere múltiples sensores 3D, entonces una solución "plug-and-play" puede ser preferible.

La Matrox AltiZ es una cámara de perfil 3D de alta fidelidad todo en uno, y en general una excelente opción para aquellos que buscan un sistema de triangulación láser que sea fácil de configurar. Con un diseño de doble cámara y un solo láser, la Matrox AltiZ reduce en gran medida las lagunas de escaneo que a menudo se encuentran en las uniones críticas de la superficie debido a las oclusiones ópticas.

Matrox AltiZ

Los algoritmos únicos que se ejecutan dentro del sensor generan automáticamente varios tipos de datos 3D confiables (perfiles individuales, mapas de profundidad o nubes de puntos) combinando los datos de píxeles de los dos sensores de imagen integrados, que se muestrean automáticamente para una resolución horizontal constante.

Vea nuestra demostración de Matrox AltiZ arriba

Esto significa que puede implementar un sistema de perfilado 3D eficaz sin gran parte de la rigurosa preparación que requiere un enfoque de "hágalo usted mismo". La robusta carcasa de aluminio con clasificación IP67 y los conectores M12 también significan que los integradores de sistemas pueden implementar esta cámara con confianza en entornos industriales difíciles.

Software de perfilado 3D

El AltiZ también se beneficia de una interfaz de visión GigE compatible con GenICam de serie para funcionar directamente con el software de visión de Matrox Imaging y de terceros.

La Matrox Imaging Library (MIL) X permite a los usuarios combinar su equipo de visión 3D con la captura, el procesamiento, el análisis, la visualización y el archivo de imágenes, lo que es adecuado para una amplia variedad de aplicaciones de visión artificial industrial.

Matrox Capture Works contiene vistas específicas de Matrox AltiZ para ajustar la extracción de la línea de pico láser, configurar el volumen de escaneo y configurar el disparo del dispositivo.

Los sensores 3D también funcionan con Matrox Design Assistant X, un entorno de desarrollo integrado (IDE) basado en Windows y en MIL, donde las aplicaciones de visión son el resultado de la construcción de diagramas de flujo y su interfaz hombre-máquina (HMI) a partir de la creación de páginas web.

Para obtener más información al respecto, no dude en consultar nuestro libro electrónico informativo sobre técnicas de imagen 3D. Las especificaciones de las diferentes soluciones de imagen 3D se pueden encontrar en las hojas de datos de nuestras cámaras, disponibles en nuestro sitio web para ayudarle a tomar la decisión al elegir el modelo de cámara de visión artificial 3D óptimo para su aplicación industrial.