機器視覺技術：2D機器視覺與3D機器視覺比較

機器視覺解決方案使機器「眼觀八方」，從而可以使用數位攝影機與數位圖像處理功能來替代或補充手動檢查任務。此項技術在諸多行業與應用中用於生產流程自動化。 

此時經常會有這樣的問題：需要2D機器視覺解決方案，還是3D機器視覺解決方案？哪項技術在什麼情況下更合理——這篇部落格文章即是討論上述問題，並給予正確使用相關技術的操作指導。

 近年來，機器視覺領域取得了多項重要的技術進步，解決方案也變得更低廉，盈利性更佳。這些技術有可能大幅改善工業應用的效率。競爭壓力不斷增加、專業人員短缺、品質標準要求高，以及必須在更短週期內生產客製化產品的事實，使得生產自動化成為值得追求的一個目標。這些相應的技術都是藉助光學感測器與圖像處理執行品質管理等操作、或將座標與位置資料傳輸至機器人的解決方案。 

高性能圖像處理技術能夠及時對物體進行精確的檢測與分析，由此改善產品品質，降低故障率，並優化流程。其他優勢包括增加產量、吞吐量，提高客戶滿意度，以及減少資源消耗。

2D機器視覺：這是什麼？

2D機器視覺解決方案構成了諸多工業自動化流程的基礎。2D技術的一大優勢在於精確辨識不同性質物體表面上的圖案模式與對比度，以及準確辨識各種異常情況與缺陷。2D解決方案主要用於從對比度差中獲取資訊的情況。此項技術目前應用非常廣泛。2D機器視覺十分直觀且高度靈活：可以採用各種不同類型的光源，以優化機器視覺解決方案的性能，2D視覺攝影機因此能夠準確採集所需的物體特性。 

2D機器視覺的工業應用

藉助使用便捷的軟體，可將這些解決方案輕鬆整合至機器設備中，且操作簡便。解決方案堅固耐用，適應性強，因此非常適合用於嚴苛的工業環境與任務，如：

• 完整性檢查與安裝檢查

• 辨識缺陷

• 辨識異物

• 檢查與分類物體

• 標籤的條碼讀取與檢查

結論：2D機器視覺解決方案的優勢在於簡單、成本低、用途廣泛，且易於整合至現有流程。但是，此項技術僅限於不需要深度資訊的應用。

3D機器視覺概覽

3D機器視覺解決方案由於可以感知深度，可提供物體幾何結構的詳細照片。物體的形狀或顏色對應用沒有影響。3D解決方案主要用於從高度差中獲取資訊的情況。與2D技術相反，3D技術的目的是檢測物體的形狀與立體佈局。有下列不同的技術：

• 掃描技術：此項技術透過引導物體經過整個量測範圍，或使攝影機在整個物體上移動，來逐个採集不同輪廓的3D圖像。此方法要求勻速或已知的運動，例如藉助編碼器。

• 快照技術：此項技術僅拍攝一次，即可產生詳細的3D圖像。無需移動物體或攝影機，但是圖像往往不如掃描技術的準確。

3D機器視覺——詳細瞭解各項技術

雷射三角量測法

一條雷射光束投射到物體上，一臺攝影機將反射光拍下來。透過量測影像式感測器上反射的雷射線的位置，可計算物體的高度位置。攝影機連續拍攝反射光，並根據拍到的輪廓繪製三維物體圖。

光飛行時間技術

此項快照技術可量測光束到達目標並返回所需的時間，並及時製作3D圖像。光飛行時間技術尤其適合用於視野廣闊、工作距離超過半米的應用。

立體技術

此項快照技術工作原理與人類視覺類似，是將不同位置的兩張2D圖像結合在一起。此項技術非常適合用於視野廣闊的應用、以及在戶外使用。可利用一個將圖案模式投射在物體上的附加光源改善量測準確度。

3D機器視覺應用領域

例如，3D圖像處理可用於品質管理、以及要求精確量測與細緻分析的機器人視覺應用。此類應用包括：

• 完整性與安裝檢查

• 辨識缺陷

• 辨識異物

• 量測

• 分類與分揀物體

• 定位物體

• 控制機器人／夾臂

結論：3D圖像處理的顯著優勢在於，可獲得詳細的3D物體圖像。這一點對於深度、體積及精確的量測起到決定性作用的應用而言十分重要。

SICK機器視覺解決方案組合

SICK視客戶要求與任務複雜度不同，提供合適的解決方案。包括單個機器視覺感測器、適合圖像處理感測器的應用專用系統、以及針對機器視覺的數位解決方案與服務在內：SICK機器視覺產品組合包括用於機器視覺的大量不同的攝影機及解決方案。無論採用的是2D還是3D攝影機：SICK Nova軟體基礎都能幫助迅速簡便地設定機器視覺應用。SICK根據任務設置與應用範圍，提供各種各樣最先進的解決方案與全方位諮詢服務，以便針對您面臨的具體挑戰，找到合適的機器視覺解決方案。 

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