行业聚焦 | 工业图像处理技术：2D 与 3D 机器视觉对比

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工业图像处理解决方案让机器“眼观六路”，从而通过机器视觉解决方案辅助甚至彻底取代人工检测任务。这项技术在众多行业和应用中服务于生产流程的自动化。 

人们经常会有这样的疑问：究竟是需要 2D 机器视觉解决方案还是 3D 机器视觉解决方案？按需选择才是关键——本文将探讨这一问题，并提供正确使用该技术的操作指南。

工业图像处理领域近年来已取得显著的技术进步，相关解决方案的成本也在不断降低，因此在经济上更具可行性。这些解决方案具备显著提升工业应用效率的潜力。日益激烈的竞争压力、专业人才的短缺、高标准的质量要求，以及在更短周期内生产定制产品的需求，使得生产自动化成为一个急需实现的目标。相应的技术解决方案是借助光学传感器和图像处理技术来执行质量管理等任务，或将坐标和位置数据传输给机器人。 

强大的图像处理技术能够实现对物体的实时采集与分析，这不仅有助于提升产品质量、降低缺陷率，还能优化生产流程。其他优势还包括提高产量、吞吐量，增强客户满意度，以及减少资源消耗。

2D 机器视觉技术：什么是 2D 视觉？

2D 机器视觉解决方案是许多工业自动化流程的基础。2D 技术的一大优势在于能够可靠识别不同形状物体表面的图案和对比度，并准确识别异常和缺陷。2D 解决方案主要用于需要对比度差异信息的场景，目前应用十分广泛。2D 机器视觉具有直观性和高度灵活性：可使用不同类型的光源来优化视觉解决方案的性能，从而使 2D 机器视觉传感器能够准确捕捉目标物体的特定属性。 

工业领域中的 2D 视觉应用

借助简单易用的软件，这些解决方案可轻松集成到机器和设备中，且操作简便。其坚固耐用且适应性强，非常适合要求严苛的工业环境及以下任务：

完整性检查与装配检测

缺陷识别

异物检测

物体检查与分级

代码读取与标签检测

结论：2D 机器视觉解决方案的优势在于使用简便、成本效益高、功能多以及易于集成到现有流程中。然而，该技术仅限于不需要深度信息的应用场景。

3D 机器视觉概述

借助深度感知能力，3D 机器视觉解决方案能够提供物体几何形状的详细图像。物体的形状或颜色对应用没有影响。3D 解决方案主要用于需要高度差异信息的场景。与 2D 技术不同，3D 技术的目标是采集物体的形状和空间排列。主要可以区分以下技术：

扫描技术：此类技术通过使物体穿过测量范围或移动相机经过物体来采集物体的 3D 轮廓图像。这种方法需要实现恒定或可控的运动，例如可通过编码器实现。

快照技术：这类技术只需一次拍摄即可生成细节丰富的 3D 图像。无需移动物体或相机，但生成的图像通常不如扫描技术准确。

3D 机器视觉——各类技术详情

激光三角测量法

一束激光被投射到物体上，由相机记录反射光。通过测量反射激光线在相机传感器上的位置，可计算出物体的高度位置。摄像机按顺序记录反射光，并根据所采集的轮廓生成物体的三维图像。

基于时间飞行原理的技术

这种快照技术通过测量光束到达目标并返回所需的时间，实时生成三维图像。基于时间飞行原理的技术特别适用于大视野和工作距离超过半米的应用场景。

立体视觉技术

这种快照技术的工作原理类似于人类视觉，通过组合两个不同位置的 2D 图像来实现。它非常适合大视野应用场景及在户外环境使用。通过额外的光源将图案投射到物体上，可进一步提升测量精度。

3D 机器视觉应用领域

3D 图像处理适用于需要准确测量和详细分析的质量管理及机器人视觉应用场景。具体包括：

完整性与装配检测

缺陷识别

异物检测

测量

物体分级与分拣

物体定位

机器人/抓手控制

结论：3D 图像处理的一大优势在于能够获取物体的详细三维图像。这对于注重深度、体积和准确测量的应用场景而言具有决定性意义。

SICK 的视觉解决方案组合

SICK 可根据客户需求和任务复杂程度来提供合适的解决方案。从单个视觉传感器到针对图像处理传感器的特定应用系统，再到机器视觉的数字解决方案和服务：SICK 的视觉产品组合涵盖工业图像处理的各类相机和解决方案。无论使用 2D 还是 3D 相机：SICK Nova 软件平台均支持快速、轻松地配置视觉应用。根据任务设置和应用领域，SICK 提供一系列前沿的解决方案及完善的咨询服务，为您所面临的特定挑战找到合适的机器视觉解决方案。