Cải thiện xử lý hình ảnh 3D với Laser xanh không có đốm

Sử dụng công nghệ mới được phát triển và gần đây đã được cấp bằng sáng chế, Cognex loại bỏ hiệu ứng lốm đốm của các đường laser, tối ưu hóa hình ảnh 3D dựa trên phép đo tam giác. Hệ thống thị giác nhúng In-Sight 3D-L4000 là sản phẩm đầu tiên mang lại lợi ích của các đường laser không đốm cho người dùng. Trong các ứng dụng như kiểm tra vật đúc 3D, dòng laze không có đốm cho kết quả chính xác hơn các hệ thống hình ảnh 3D khác.

Phương pháp tam giác laser đã tự khẳng định mình là công nghệ dứt khoát để xử lý hình ảnh 3D nhằm tạo ra dữ liệu hình ảnh ba chiều chính xác và có độ phân giải cao. Thiết lập cơ bản của phương pháp này bao gồm một tia laser chiếu một đường lên đối tượng được kiểm tra và một máy ảnh được gắn ở một góc xác định với tia laser để chụp ảnh của đường laser. Bằng cách di chuyển đối tượng được kiểm tra so với máy ảnh, ví dụ như bằng băng chuyền, đường viền bề mặt của đối tượng có thể được nhìn thấy trong hình ảnh của máy ảnh với các độ lệch khác nhau. Với sự hỗ trợ của phần mềm, các hình ảnh riêng lẻ có thể được kết hợp để tạo dữ liệu 3D của đối tượng ở dạng đám mây điểm 3D hoặc cấu hình chiều cao, sau đó có thể phân tích và kiểm tra các khuyết tật.

Một điểm yếu của phương pháp tam giác laze luôn là các vạch laze được chiếu thể hiện cái gọi là đốm. Hiện tượng vật lý này gây ra bởi hiệu ứng giao thoa của ánh sáng laze, phản xạ từ bề mặt kiểm tra và do đó tạo ra các điểm sáng và tối trên chip camera hoặc trong mắt người xem, nơi thực sự mong muốn có một đường chiếu sắc nét. Điều này tạo ra nhiễu hình ảnh gây mất tập trung trong hệ thống tam giác laser 3D. Vì lý do này, các nhà phát triển đã cố gắng trong nhiều năm để giảm các đốm bằng nhiều phương pháp khác nhau, chẳng hạn như thay đổi bước sóng và khẩu độ máy ảnh hoặc chụp nhiều ảnh rồi tính toán một ảnh trung bình. Tuy nhiên, những nỗ lực trước đó đã không dẫn đến kết quả tốt hơn đáng kể.

Giải quyết thách thức về đốm bằng phương pháp quang học mới, sáng tạo

Với một quy trình mới, được cấp bằng sáng chế, Cognex đã tìm ra giải pháp để loại bỏ sự xuất hiện và ảnh hưởng của các đốm và tạo ra các đường laser cực kỳ thẳng, sạch và sáng. Thomas Ruhnau, Giám đốc Kỹ thuật tại Cognex, người đã tham gia phát triển laser tích hợp ngay từ đầu , giải thích: “Cơ sở của công nghệ mới là tia laser xanh có bước sóng 450 nm . “ Chùm tia laze sau đó bị một gương vi cơ điện tử làm lệch hướng với các dao động siêu âm trong một mặt phẳng để tạo ra chùm tia hình quạt. Sau đó, điều này được hướng vào một bộ quang khuếch tán có một đặc tính độc đáo: Bộ phận quang học này tạo ra một quạt laze hoàn hảo với chiều rộng được xác định chính xác và sự phân bố cường độ hoàn toàn đồng đều dọc theo đường, loại bỏ sự hình thành các đốm trong cách tiếp cận.”

Theo Ruhnau, chất lượng cao của dòng laze được tạo ra theo cách này cũng được đảm bảo bởi một thấu kính trường đặc biệt làm hội tụ tia laze được quạt. Sự tương tác của các phần tử quang học cho phép tạo ra một vạch laze không bị mất ánh sáng đáng kể so với các bộ tạo vạch laze thông thường và theo cách này tạo ra các điều kiện tối ưu để cải thiện kết quả từ quá trình xử lý hình ảnh 3D.

Một lợi ích khác của công nghệ được cấp bằng sáng chế của Cognex là hệ thống này đủ mạnh để sử dụng trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt mà vẫn hoạt động trong giới hạn an toàn đối với laze lớp bảo vệ 2M. Lý do cho điều này là do phương pháp chiếu được sử dụng: Vì đường laze được chiếu toàn bộ chiều rộng thay vì được vẽ từ một điểm sáng duy nhất, nên độ sáng của đường vẫn cao trong khi lượng ánh sáng giảm. Nếu lượng ánh sáng được duy trì liên tục, nó có thể gây nguy cơ tiềm ẩn về an toàn cho những người xung quanh tia laser. Ruhnau giải thích : “Do chuyển động rất nhanh của tia laze trên quang học khuếch tán, không có nguồn điểm đứng nào có thể được chụp ảnh trong mắt của người xung quanh tia laze và gây hại” .“Điều này làm tăng sự an toàn cho người vận hành và có ít yêu cầu hơn đối với thiết bị an toàn.”

Kiểm tra 3D tốt hơn, nhanh hơn với In-Sight 3D-L4000

Cognex đã tích hợp hệ thống quang học laze xanh không có đốm mới vào một trong các sản phẩm của mình: In-Sight 3DL4000. Hệ thống thị giác 3D In-Sight 3D-L4000 tận dụng lợi thế của công nghệ, cho phép người dùng đạt được tốc độ kiểm tra nhanh hơn ít nhất gấp đôi so với các sản phẩm cạnh tranh tương đương. Theo Ruhnau, ngoài kết quả chất lượng cao hơn, In-Sight 3D-L4000 còn có những ưu điểm khác: “Thông thường, các hệ thống xử lý hình ảnh 3D yêu cầu một máy tính mạnh bên ngoài để xử lý hình ảnh đã chụp. Là một hệ thống 3D thông minh, In-Sight 3D-L4000 đã được trang bị đủ sức mạnh tính toán tích hợp sẵn và các công cụ thị giác 3D phù hợp để thực hiện kiểm tra các đám mây điểm 3D thực. “

Cognex cũng rất chú trọng đến hoạt động trực quan trong quá trình phát triển môi trường lập trình liên quan. Quá trình xử lý hình ảnh 3D trước đây khá khó đạt được trở nên dễ dàng hơn đáng kể với In-Sight 3D-L4000. Phạm vi chức năng của các công cụ nhúng bao gồm tất cả những thứ cần thiết để xử lý hình ảnh 3D, chẳng hạn như các tùy chọn linh hoạt để xác định mặt phẳng và độ cao. Điều này làm cho In-Sight 3D-L4000 trở thành một giải pháp hiệu quả để triển khai các ứng dụng mạnh mẽ trong nhiều phân khúc công nghiệp như sản xuất ô tô, đóng gói và điện tử.

Môi trường lập trình trực quan bao gồm tất cả các công cụ cần thiết để xử lý hình ảnh 3D, chẳng hạn như các công cụ PatMax3D, Blob3D và 3D Geometry đã được chứng minh trong ngành, cùng nhiều công cụ khác. Cognex có kế hoạch tích hợp công nghệ laser không đốm của mình vào nhiều sản phẩm hơn nữa trong tương lai, Ruhnau tiết lộ: “Người dùng được hưởng lợi từ nó, ngoài những thứ khác, thông qua độ chính xác được cải thiện và tốc độ kiểm tra có thể cao hơn, giúp tăng hiệu quả chi phí của hệ thống thị giác 3D . Do đó, chúng tôi nhận thấy tiềm năng to lớn cho các sản phẩm tiếp theo dựa trên công nghệ này và nhiều khả năng sử dụng trong nhiều lĩnh vực ứng dụng công nghiệp.”

Để biết thêm thông tin: www.cognex.com