Traitement amélioré des images 3D avec un laser bleu sans chatoiement

Grâce à une technologie récemment développée et brevetée, Cognex élimine l'effet de chatoiement des lignes laser, optimisant ainsi l'imagerie 3D basée sur la triangulation. Le système de vision embarqué In-Sight 3D-L4000 est le premier produit à offrir aux utilisateurs les avantages des lignes laser sans tavelure/chatoiement.

Dans des applications telles que l'inspection 3D de pièces moulées, la ligne laser sans chatoiement permet d'obtenir des résultats plus précis que les autres systèmes d'imagerie 3D.

La méthode de triangulation laser s'est imposée comme la technologie de référence pour le traitement d'images 3D afin de générer des données d'images tridimensionnelles précises et de haute résolution. La configuration de base de cette méthode consiste en un laser qui projette une ligne sur l'objet à inspecter et une caméra montée à un angle connu par rapport au laser qui capture les images de la ligne laser. En déplaçant l'objet inspecté par rapport à la caméra, par exemple à l'aide d'un tapis roulant, le contour de la surface de l'objet peut être vu dans les images de la caméra avec différentes déviations. À l'aide d'un logiciel, les différentes images peuvent être combinées pour produire les données 3D de l'objet sous la forme de nuages de points 3D ou de profils de hauteur, qui peuvent ensuite être analysés et examinés pour détecter les défauts.

L'une des faiblesses de la méthode de triangulation laser a toujours été que les lignes laser projetées présentent ce que l'on appelle des mouchetures. Ce phénomène physique est dû à des effets d'interférence de la lumière laser, qui est réfléchie par la surface d'inspection et crée ainsi des taches claires et sombres sur la puce de la caméra ou dans l'œil du spectateur, là où une projection de lignes nettes est en fait souhaitée. Cela crée un bruit d'image gênant dans le système de triangulation laser 3D. C'est pourquoi les développeurs essaient depuis des années de réduire les mouchetures à l'aide de diverses méthodes, comme la variation de la longueur d'onde et de l'ouverture de la caméra ou la prise de plusieurs images et le calcul d'une image moyenne. Toutefois, les efforts précédents n'ont pas permis d'obtenir des résultats nettement meilleurs.

La ligne laser bleue sans chatoiement brevetée présente une uniformité nettement supérieure.

Résoudre le problème du chatoiement par une approche optique nouvelle et innovante
Grâce à un nouveau procédé breveté, Cognex a trouvé une solution pour éliminer l'apparition et les effets des mouchetures et produire des lignes laser extrêmement droites, propres et lumineuses. " La base de cette nouvelle technologie est un laser bleu d'une longueur d'onde de 450 Nm ", explique Thomas Ruhnau, directeur de l'ingénierie chez Cognex, qui a participé au développement du laser intégré dès le début. "Le faisceau laser est ensuite dévié par un miroir micro-électromécanique avec des vibrations ultrasoniques dans un plan pour créer un faisceau en éventail. Celui-ci est ensuite dirigé sur une optique de diffusion qui a une propriété unique : cet élément optique crée un éventail laser parfait avec une largeur précisément définie et une distribution d'intensité absolument uniforme le long de la ligne, ce qui élimine la formation de tavelures. “

Selon Ruhnau, la haute qualité de la ligne laser ainsi générée est également assurée par une lentille de champ spéciale qui focalise le laser en éventail. L'interaction des éléments optiques permet d'obtenir une ligne laser qui ne présente aucune perte de lumière significative par rapport aux générateurs de lignes laser conventionnels et crée ainsi les conditions optimales pour améliorer les résultats du traitement d'images 3D.

Un autre avantage de la technologie brevetée de Cognex est que le système est suffisamment robuste pour être utilisé dans des environnements industriels difficiles et fonctionne toujours dans les limites de sécurité des lasers de classe de protection 2M. Cela s'explique par la méthode de projection utilisée : comme la ligne laser est projetée sur toute sa largeur plutôt que d'être tirée d'un seul point lumineux, la luminosité de la ligne reste élevée alors que la quantité de lumière diminue. Si la quantité de lumière était soutenue, cela pourrait constituer un risque pour la sécurité des personnes autour du laser. "En raison du mouvement très rapide du laser sur l'optique du diffuseur, il n'y a pas de source ponctuelle permanente qui pourrait être imagée dans l'œil d'une personne autour du laser et causer des dommages", précise M. Ruhnau. "Cela augmente la sécurité des opérateurs et il y a moins d'exigences en matière d'équipement de sécurité."

Le système de vision In-Sight 3D-L4000 de Cognex est le premier produit à proposer un éclairage laser sans taches.

Des inspections 3D meilleures et plus rapides avec In-Sight 3D-L4000
Cognex a déjà intégré la nouvelle optique laser bleue sans chatoiement dans l'un de ses produits : In-Sight 3D-L4000. Le système de vision 3D In-Sight 3D-L4000 tire parti de cette technologie, permettant aux utilisateurs d'atteindre des vitesses d'inspection au moins deux fois plus rapides que les produits concurrents comparables. Outre la qualité supérieure des résultats, In-Sight 3D-L4000 présente d'autres avantages, selon M. Ruhnau : "En général, les systèmes de traitement d'images 3D nécessitent un ordinateur externe puissant pour traiter les images capturées. En tant que système 3D intelligent, In-Sight 3D-L4000 est déjà équipé d'une puissance de calcul intégrée suffisante et d'outils de vision 3D appropriés pour effectuer l'inspection de véritables nuages de points 3D. “

Cognex a également accordé une grande importance à l'utilisation intuitive lors du développement de l'environnement de programmation associé. Le traitement d'images 3D qui était auparavant plutôt difficile à réaliser devient considérablement plus facile avec In-Sight 3D-L4000. Le champ fonctionnel des outils intégrés comprend tous ceux nécessaires au traitement d'images 3D, tels que des options flexibles pour la détermination du plan et de la hauteur, ainsi que des outils éprouvés tels que PatMax3D, Blob3D, 3D Geometry et de nombreuses autres options. Cela fait de In-Sight 3D-L4000 une solution efficace pour le déploiement d'applications puissantes dans de nombreux segments industriels tels que la production automobile, l'emballage et l'électronique.

L'environnement de programmation intuitif comprend tous les outils nécessaires au traitement des images 3D, tels que les outils PatMax3D, Blob3D et 3D Geometry, qui ont fait leurs preuves dans l'industrie, entre autres.

Cognex prévoit d'intégrer sa technologie laser sans chatoiement dans encore plus de produits à l'avenir, révèle Ruhnau : "Les utilisateurs en profitent, entre autres, grâce à une meilleure précision et éventuellement à des vitesses d'inspection plus élevées, ce qui augmente la rentabilité des systèmes de vision 3D. Nous voyons donc un grand potentiel pour d'autres produits basés sur cette technologie et de nombreuses utilisations possibles dans un large éventail de domaines d'application industriels."

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