Che cos’è la profilazione 3D?
La profilazione 3D è una delle principali tecnologie impiegate nella visione artificiale tridimensionale, insieme alla visione stereo, alla Time of Flight (ToF) e alla luce strutturata.
Questa tecnica coinvolge l’utilizzo di un raggio laser per mappare accuratamente la forma e la superficie di un oggetto. Durante il processo, una linea laser fissa viene proiettata sull’oggetto in movimento lungo una specifica traiettoria. Una telecamera o uno scanner 3D, opportunamente posizionati con un angolo noto rispetto alla linea laser, catturano le variazioni nella linea luminosa riflessa dall’oggetto. Queste variazioni vengono poi elaborate per generare una serie di profili 3D, creando così una dettagliata rappresentazione tridimensionale dell’oggetto.
Tecnologia di Triangolazione Laser
La profilazione 3D utilizza la tecnica della triangolazione laser per determinare con precisione la distanza tra la telecamera (o lo scanner) e l’oggetto in esame. Questo metodo si basa sull’angolo tra il raggio laser inviato e quello riflesso, oltre alla conoscenza della distanza tra il laser e la telecamera stessa. Quando il raggio laser colpisce l’oggetto, viene riflesso verso la telecamera che cattura l’immagine del punto luminoso riflesso. La posizione di questo punto nell’immagine è direttamente correlata alla distanza tra l’oggetto e la telecamera, consentendo un calcolo preciso della distanza tra i due utilizzando specifiche informazioni geometriche.
Vantaggi e svantaggi della profilazione 3D
Quando si valutano i vantaggi e gli svantaggi della profilazione 3D per un’applicazione specifica, è essenziale considerare diversi fattori, inclusi costi, facilità di installazione e sfide potenziali.
Tra i vantaggi della profilazione 3D, va notato che questa offre un livello elevato di precisione nella misurazione degli oggetti, con una risoluzione di profondità che può raggiungere i micrometri (μm). Questa tecnologia eccelle nelle brevi distanze, il che rende possibile la sua implementazione anche in spazi ristretti, offrendo un’eccellente capacità di misurazione dell’altezza e della forma. Questo la rende particolarmente adatta per applicazioni come la metrologia e l’ispezione delle superfici.
Inoltre, la triangolazione laser può risultare utile in ambienti con trasportatori preinstallati, come nell’ispezione di automobili o nel controllo di qualità degli alimenti (QC). Questo dimostra la versatilità della tecnologia e la sua capacità di adattarsi a diverse configurazioni di lavoro, offrendo soluzioni affidabili per una vasta gamma di applicazioni industriali.
Tra gli svantaggi, va invece fatto notare che la profilatura 3D è generalmente difficile da realizzare con superfici estremamente riflettenti o assorbenti, pertanto è fondamentale selezionare la lunghezza d’onda e la potenza del laser in base alle caratteristiche del materiale da profilare. Inoltre la scansione 3D, attualmente, non è tra le tecnologie 3D più economiche sul mercato.
Alto livello di precisione che si riflette nella nuvola di punti.
Configurazione dell’impianto di profilatura 3D
Per implementare un sistema efficace di profilatura 3D, è necessario valutare attentamente tra la creazione di una soluzione fai-da-te e l’acquisto di una soluzione già pronta. È altresì cruciale garantire una corretta configurazione dell’impianto, che preveda la posizione strategica di un diodo laser a linea, telecamere o scanner 3D.
Approccio “fai-da-te”
L’approccio “fai-da-te” implica l’assemblaggio manuale del sistema, che coinvolge la selezione e l’integrazione di diverse componenti, come telecamere e laser. Sebbene richieda un impegno maggiore da parte dell’utente, è possibile ottenere risultati soddisfacenti con un adeguato lavoro di configurazione. Questo include il calcolo delle deviazioni angolari coinvolte, l’adozione dell’algoritmo ottimale per il rilevamento del picco o l’estrazione del fascio, nonché la selezione accurata di telecamere, obiettivi e laser appropriati per le esigenze specifiche dell’applicazione.
Configurazione “fai da te” della visione 3D con due telecamere e un laser.
Soluzioni “plug-and-play”
Se la velocità di installazione è un requisito fondamentale o se l’applicazione richiede l’impiego di più sensori 3D, è preferibile optare per una soluzione pronta all’uso.
Zebra AltiZ è un profilatore 3D ad alta fedeltà e rappresenta un’ottima scelta per chi cerca un sistema di triangolazione laser semplice da configurare. Grazie al design a doppia telecamera e singolo laser, Matrox AltiZ riduce notevolmente le lacune di scansione spesso riscontrate nei punti critici della superficie a causa di occlusioni ottiche.
Profilatore 3D Zebra Matrox AltiZ
Algoritmi esclusivi eseguiti all’interno del sensore generano automaticamente vari tipi di dati 3D affidabili – profili individuali, mappe di profondità o nuvole di punti – combinando i dati dei pixel dei due sensori di immagine integrati, che vengono campionati automaticamente per una risoluzione orizzontale costante. Ciò significa che è possibile implementare un efficace sistema di profilazione 3D senza la rigorosa preparazione richiesta da un approccio fai-da-te. Il robusto alloggiamento in alluminio con grado di protezione IP67 e i connettori M12 consentono inoltre agli integratori di sistemi di utilizzare questa telecamera con sicurezza in ambienti industriali difficili.
Software di profilazione 3D
L’AltiZ dispone inoltre di un’interfaccia di visione GigE conforme a GenICam, per lavorare direttamente con le librerie Zebra Aurora Imaging Library (AIL) che permettono agli utenti di combinare il proprio impianto di visione 3D con l’acquisizione, l’elaborazione, l’analisi, la visualizzazione e l’archiviazione di immagini. I sensori 3D hanno massima compatibilità anche con Zebra Aurora Design Assistant, un ambiente di sviluppo integrato (IDE) basato su AIL, dove le applicazioni di visione derivano dalla costruzione di diagrammi di flusso e la loro interfaccia uomo-macchina (HMI) dalla creazione di pagine web.
Matrox Capture Works contiene viste specifiche per Matrox AltiZ per la regolazione dell’estrazione delle linee laser di picco, la configurazione del volume di scansione e l’impostazione dell’attivazione del dispositivo.
Per ulteriori informazioni sulle tecniche di acquisizione 3D e sull’utilizzo dei software Zebra Aurora (ex Matrox) ti invitiamo ad iscriverti ad uno dei nostri training gratuiti sulla visione artificiale; qui trovi tutte le informazioni sui prossimi webinar 3D.
SCHEDE DEI PRODOTTI
