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La visione? Meglio se in 3D

Anche se l’uso della tecnologia 3D in ambito industriale è agli esordi, l’attenzione all’evoluzione tecnologica ha permesso ad ImagingLab di essere in prima linea nell’applicazione e introduzione di tecniche di visione 3D nell’automazione della produzione

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Ignazio Piacentini

Giugno 2009 - Il nucleo delle attività di ImagingLab, azienda specializzata nell'applicare le tecniche di visione artificiale sia nell'ambito dell'automazione industriale sia delle attività di ricerca scientifica, è rappresentato dal Machine Vision per robot industriali. Le richieste di soluzioni in grado di riconoscere e gestire oggetti differenti per forma, materiale e posizione hanno portato l'azienda a sviluppare soluzioni efficienti basate sulla visione 3D.

Storicamente la visione tridimensionale nasce con le tecniche stereoscopiche che richiedevano, oltre ad un hardware piuttosto complesso, anche accurate procedure di calibrazione e soprattutto complicati algoritmi di post-analisi. Solo negli ultimi anni sono disponibili sul mercato industriale sistemi di scansione 3D con sufficiente affidabilità e semplicità da poter essere utilizzati in ambiti industriali per compiti di precisione e accuratezza. Le telecamere 3D permettono di acquisire informazioni spaziali sugli oggetti fotografati, restituendo delle mappe tridimensionali (nuvole di punti nello spazio XYZ) che possono essere poi analizzate con le tecniche di Image Processing.

La tecnologia 3D utilizzata da ImagingLab si basa sostanzialmente sul principio di triangolazione tra una sorgente luminosa coerente e una telecamera 2D. In pratica una o più lame di luce laser vengono fatte passare sull'oggetto di cui si vuole acquisire l'immagine 3D, mentre il software interno alle telecamere ricostruisce l'immagine tridimensionale rilevando i profili laser lungo sezioni trasversali dell'oggetto (in pratica rilevando le variazioni dell'angolo di riflessione).
Le telecamere di ultima generazione, grazie alle funzioni di autocalibrazione, ne hanno enormemente semplificato l'utilizzo in campo industriale. In particolare negli ultimi due anni ImagingLab ha collaborato con Sick-Ivp nello sviluppo di una libreria in LabView per la telecamera 3D Ranger Ivp. L'utilizzo di LabView come ambiente di sviluppo preferenziale da parte di ImagingLab è una scelta portata avanti fin dalla nascita della società e ha renso possibili non solo lo sviluppo di una forte integrazione tra visione e robotica, ma anche l'integrazione facile e veloce delle soluzioni di ImagingLab nelle linee e nei prodotti dei clienti.

Vantaggi della visione 3D
I principali vantaggi offerti dalla visione 3D sono una maggior flessibilità nei compiti di pick&place, mentre risulta essere ancora vincolata da una serie di limiti tecnologici la possibilità di realizzare controlli di qualità accurati su superfici non complanari. Nell'ambito delle stazioni di carico flessibili (pick&place) la possibilità di utilizzare telecamere 3D come guida dei robot permette di semplificare le specifiche dei sistemi di carico e ridurre in modo rilevante i tempi di cambio prodotto. Ciò avviene perché, potendo gestire simultaneamente una maggiore varietà di oggetti, si riesce non solo ad aumentare la varietà di compiti realizzati dai robot, ma anche ad introdurre tecniche di Lean Production in ambiti dove non si ritenevano realizzabili. La disponibilità della tecnologia 3D per soluzioni industriali è agli inizi e la varietà di possibili applicazioni sono ancora da esplorare.

Esistono però alcuni limiti d'implementazione, legati soprattutto alle elevate capacità di calcolo richieste dall'elaborazione d'immagini tridimensionale. Non in tutte le applicazioni le schede e i computer comunemente utilizzati sono in grado di gestire, con velocità compatibili alle richieste della produzione industriale, la massa di dati prodotti dalle scansioni. Tale fattore rappresenta un elemento critico con cui si deve confrontare lo sviluppo di soluzioni basate sul 3D.
Il controllo di qualità inizia solo adesso ad evidenziare le possibilità fornite dall'acquisizione d'immagini tridimensionali. ImagingLab sta studiando come utilizzare al meglio le potenzialità della nuova tecnologia, in particolare nella rilevazione di profili, forme, misure, difformità e rilevazione dei difetti. Sebbene ci siano eccellenti prospettive i succitati vincoli di elaborazione non hanno ancora reso possibile l'utilizzo esteso delle tecniche d'ispezione su immagini tridimensionali.
Per quanto riguarda il carico flessibile e la manipolazione di oggetti i compiti sono più definiti e specifici, pertanto l'implementazione di stazioni di carico con telecamere 3D è già possibile.

Nonostante ciò anche in questo settore ci si trova di fronte ad aspetti critici quali l'individuazione di uno stesso oggetto sotto prospettive diverse, che risulta essere un compito complesso e non sempre facile da ottenere. ImagingLab ha sviluppato diverse soluzioni con tecnologia 3D, integranti visione e robotica, installando delle telecamere 3D su sistemi robotici e, grazie ad una serie di librerie proprietarie, gestendo sia visione sia robot con un'unica interfaccia utente.Partendo da queste esperienze, ImagingLab ha recentemente concentrato le proprie conoscenze su un prodotto finito. Si tratta di Chameleon, una cella di carico flessibile, che, sfruttando la modularità del progetto, accanto alle classiche telecamere 2D prevede anche l'utilizzo di sistemi di visione 3D.
Benché l'utilizzo della tecnologia 3D in ambito industriale sia agli esordi l'attenzione costante di ImagingLab all'evoluzione tecnologica le ha permesso di essere in prima linea nell'applicazione e introduzione di tecniche di visione 3D nell'automazione della produzione.

La visione? Meglio se in 3D - Ultima modifica: 2009-10-27T17:16:43+01:00 da Miti Della Mura

2 Commenti

  1. Buona sera Pisetta Remo

    Ho bisogno di rilevamento tridimensionale, prodotto che transita con scorrimento su nastro o trasportato su cinghie, in forme irregolare di pietra ( Porfido ) parallelopipedi delle dimensioni mm. 150x150xH 40 minimo e 600x600x H 150 massimo, da poter successivamente elaborare in forma tridimensionale, oppure a punti fermi per essere processate industrialmete.
    Grazie
    Remo Pisetta