Nel campo dei sistemi di visione artificiale, la tecnologia di misurazione 3D basata sulla luce strutturata rappresenta una delle soluzioni più avanzate per l’acquisizione tridimensionale di oggetti e superfici. Questa tecnica è particolarmente apprezzata in settori industriali che richiedono precisione, velocità e affidabilità, ed è ampiamente utilizzata per il controllo qualità 3D e le ispezioni nei processi di produzione.

 

Imaging a Luce Strutturata

Imaging a Luce Strutturata

 

Che cos’è l’imaging a luce strutturata?

L‘imaging a luce strutturata è una tecnica di misurazione ottica 3D che proietta un pattern luminoso su un oggetto. Le deformazioni del pattern, che si verificano a causa delle irregolarità e delle caratteristiche superficiali dell’oggetto , vengono registrate da una o più telecamere. Successivamente, gli algoritmi di visione artificiale elaborano i dati per ricostruire una mappa tridimensionale della superficie, consentendo una misurazione 3D scanner molto precisa. Questa tecnologia permette di ottenere immagini estremamente dettagliate e accurate, offrendo un supporto fondamentale per molteplici applicazioni industriali, dal controllo qualità 3D alla  misurazione di oggetti complessi.

 

Funzionamento luce strutturata machine vision

Funzionamento della luce strutturata nei sistemi di machine vision: precisione e velocità per la scansione e l’analisi tridimensionale.

 

 

Come funziona la tecnologia di scansione a luce strutturata?

Il processo di imaging a luce strutturata si articola in tre fasi principali:

1) Proiezione del Pattern: Un pattern di luce, come griglie o strisce, viene proiettato sulla superficie dell’oggetto.

2) Acquisizione delle Immagini: Le telecamere catturano le immagini del pattern distorto in base alla geometria dell’oggetto.

3) Elaborazione dei Dati: Gli algoritmi di visione artificiale analizzano la deformazione  del pattern per generare una mappa 3D ad alta risoluzione dell’oggetto.

Una delle tecniche più comuni per aumentare la precisione delle misurazioni è il metodo Phase Shift, che consiste nella proiezione di immagini sequenziali del pattern, con variazioni di fase, permettendo di misurare la profondità dell’oggetto in modo molto preciso.

 

Applicazioni industriali tipiche

L’imaging a luce strutturata trova  applicazione in vari settori industriali:

– Automotive: Per l’ispezione dettagliata di componenti meccanici, garantendo conformità agli standard di sicurezza.

– Elettronica: Per l’analisi dettagliata di schede elettroniche e microcomponenti, riducendo i difetti di produzione.

– Robotica e Automazione: Per fornire ai robot una visione tridimensionale accurata, migliorando la capacità di riconoscimento e manipolazione degli oggetti in tempo reale.

– Aerospaziale: Utilizzata per la verifica e l’ispezione di componenti aerodinamici e strutture complesse.

– Medicina: Nella creazione di modelli tridimensionali per protesi personalizzate e simulazioni chirurgiche.

 

 

Vantaggi rispetto ad altre tecnologie

La tecnologia di scansione 3D a luce strutturata offre diversi vantaggi rispetto ad altre metodologie. In primo luogo, garantisce un’elevata precisione, risultando ideale per catturare anche i dettagli più complessi con una risoluzione estremamente accurata. Inoltre, la velocità di scansione consente di acquisire immagini tridimensionali in tempi molto ridotti, contribuendo a diminuire le interruzioni nelle linee di produzione. Un altro aspetto importante è la sua natura non invasiva e sicura, poiché non richiede contatto fisico né l’impiego di radiazioni, risultando perfetta per l’analisi di materiali sensibili. Infine, la flessibilità della luce strutturata permette di lavorare efficacemente su diverse superfici, comprese quelle riflettenti o traslucide, che spesso rappresentano una sfida per altre tecniche di scansione.

 

Confronto tra le tecnologie 3D: ToF, stereoscopia, triangolazione laser e luce strutturata

Le tecnologie 3D utilizzate per la misurazione e la scansione differiscono per precisione, velocità e applicazioni ideali. Di seguito sono riportati i principali pro e contro di alcune delle tecnologie più comuni: Time-of-Flight (ToF), stereoscopia, triangolazione laser e luce strutturata.

 

Tecnologia Pro Contro

 

ToF (Time-of-Flight)

– Acquisizione rapida di dati a lunghe distanze.

– Adatta per ambienti dinamici o con illuminazione variabile.

– Bassa risoluzione rispetto ad altre tecnologie.

– Meno precisa su oggetti piccoli o dettagliati.

 

Stereoscopia

Semplice da implementare, utilizza telecamere comuni.

– Adatta per oggetti a medio raggio.

– Richiede una configurazione precisa delle telecamere.

Dipende dalla texture dell’oggetto (scarsa precisione su superfici lisce o riflettenti).

 

Triangolazione laser

– Disponibile anche in forme portatili (scanner palmari, bracci portatili).

Poco sensibile alle variazioni di illuminazione ambientale.

Precisione inferiore rispetto alla luce strutturata.

– Spesso meno accurata per oggetti complessi o riflettenti.

 

Luce strutturata 

– Offre una precisione elevata e una risoluzione maggiore.

– Acquisizione rapida di superfici complesse.

Sensibile alla luce ambientale e richiede spesso una preparazione delle superfici.

– Meno portatile rispetto ad altre tecnologie come la triangolazione laser.

 

La nostra scelta: Scanner 3D Serie 3S80 di Zebra

Lo scanner 3D Serie 3S80 di Zebra rappresenta un esempio avanzato di scanner a luce strutturata, offrendo una precisione sub-millimetrica e una velocità di acquisizione elevata. Questo dispositivo è robusto, resiste a condizioni ambientali difficili e può essere facilmente integrato in sistemi di automazione complessi. È particolarmente utile per il controllo qualità 3D nelle linee di produzione ad alta velocità.

 

Scanner-3D-3S80

Scanner-3D-3S80

Tra i suoi principali vantaggi troviamo:

– Precisione Millimetrica: Ideale per ispezioni di qualità in cui ogni dettaglio è cruciale. Il 3S80 garantisce un’accuratezza sub-millimetrica, rendendolo indispensabile per settori come l’automotive e l’elettronica di precisione.

– Alta Velocità di Acquisizione: Perfetto per le linee di produzione ad alta velocità, dove è fondamentale acquisire immagini 3D senza rallentare i processi.

– Robustezza Industriale: Progettato per funzionare in ambienti difficili, il 3S80 è resistente e garantisce prestazioni ottimali anche in condizioni di polvere, vibrazioni e variazioni di temperatura.

– Flessibilità di Integrazione: Il dispositivo è facilmente integrabile con altri sistemi di visione artificiale e robotica, potenziando l’efficienza complessiva delle operazioni di fabbrica.

 

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SCHEDE DEI PRODOTTI

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Scanner 3D 3S80

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Scanner 3D 3S40

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Aurora Design Assistant Corso 3D

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Tecnologia di profilazione 3D per applicazioni machine vision