Perfilómetros 3D para Aplicaciones de Visión Artificial

Como se exploró en nuestra última publicación en el blog, hay cuatro tecnologías 3D principales que se utilizan en la visión artificial: visión estéreo, tiempo de vuelo (ToF), luz estructurada y perfilometría 3D (triangulación láser). 

En esta nueva publicación, cubriremos los perfilómetros láser 3D, explorando la tecnología y cómo puede resolver problemas de visión artificial.

Qué es la triangulación láser 3D?

La creación de perfiles 3D es una técnica 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 compensación conocido. Cuando el objeto pasa a través de la línea láser, se generan miles de perfiles por segundo, lo que da como resultado una imagen 3D de alta precisión del objeto bajo inspección.

Esta técnica necesita de láseres en un entorno estructurado, además de una cámara de visión artificial, para funcionar correctamente.

Además, la perfilometría 3D necesita de movimiento para poder medir el perfil del objeto. Es este movimiento el que facilita el escaneo del objeto cuando este pasa a través de la línea láser.

Alto nivel de precisión

Debido al uso de perfiles 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 de la perfilometría 3D

A la hora de evaluar las ventajas y desventajas de la triangulación láser 3D frente a la aplicación elegida, es importante tener en cuenta el coste y la facilidad de configuración, así como considerar los factores que pueden obstaculizar el desarrollo de una aplicación de este tipo.

La perfilometría 3D generalmente tiene problemas con superficies demasiado reflectantes o que absorben la luz. Decidir la longitud de onda y la potencia correcta del láser de acuerdo con el material de la superficie del objeto a inspeccionar es clave. Como aspecto positivo, la perfilometría láser 3D destaca en distancias más cortas, lo que permite a integradores y fabricantes de maquinaria contar con una herramienta de gran precisión para medir objetos en espacios pequeños.

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

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

Preparación de un perfilómetro 3D

El diodo láser de línea utilizado generalmente se coloca en una perspectiva fija, perpendicular a la dirección del movimiento del objeto. Luego, la cámara se coloca en un desplazamiento angular conocido del objetivo.

Setup de visión 3D con dos cámaras y un laser.

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

También se pueden realizar equipos de perfilometría láser 3D propios si se realiza un buen estudio preliminar. Esto incluye calcular las desviaciones angulares involucradas, usar el mejor algoritmo para determinar la detección de picos (o extracción del haz) y seleccionar la (s) cámara (s), lente (s) y láser correctos.

Eligiendo el Hardware correcto

Si el enfoque de montaje propio es viable para tu aplicación, te recomendamos que consulte nuestra página de productos y nuestro equipo de ventas para ayudarte a elegir las piezas adecuadas. Ofrecemos una amplia gama de cámaras, lentes y lásers de visión artificial para ayudarte a construir tu propio equipo de creación de perfiles 3D.

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

La Matrox AltiZ es perfilómetro 3D de alta fidelidad todo en uno y, en general, una excelente opción para quienes buscan un sistema de triangulación láser que sea sencillo de configurar. Con un diseño de doble cámara y un solo láser, el perfilómetro 3D de Matrox, conocido como AltiZ reduce en gran medida las oclusiones que a menudo se encuentran en las uniones superficiales críticas debido a la falta de visibilidad cuando solo hay una cámara.

Matrox AltiZ

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

Esto significa que puede implementar un sistema de perfilómetro láser 3D eficaz sin esfuerzo. Su robusta carcasa de aluminio con clasificación IP67 y sus conectores M12 hacen que esta cámara sea un equipo robusto para cualquier entorno industrial.

Software de perfilometría 3D

El perfilómetro 3D de Matrox también cuenta con una interfaz GigE Vision compatible con GenICam como estándar para trabajar directamente con Matrox Imaging y software de visión de terceros.

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

Matrox Capture Works contiene vistas específicas del perfilómetro 3D Matrox AltiZ para ajustar la extracción de líneas láser, configurar el volumen de escaneo y la activación del trigger del dispositivo.

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

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