3D視覺技術正在成為主流--這是件好事。技術的進步和成本的降低使得3D視覺成為一種可以用於半導體和電子、電動車電池製造、汽車製造、食品生產和藥品包裝等多種應用和行業的技術。人們會在生產製造自動化、機器人引導和質量控製領域中看到3D傳感器和輪廓儀。

 

過去，3D係統處理速度太慢
，無法跟上生產
，價格過於昂貴，配置難度高
，且不易維護。相反的，係統設計人員依靠（1D）和（2D）掃描成像技術複雜的相機和照明配置中執行檢測，使用軟件計算深度信息。

 

傳感器質量和速度
、嵌入式視覺、FPGA
、激光、光學和智能係統的同步發展使得3D成像成為當今更加可行的選擇。現在的3D成像技術具有成本低、可靠、可重複

、易於實施的優勢
，並在各種要求嚴苛的應用中得到驗證。雖然1D和2D技術仍在廣泛使用，但現在3D技術幾乎在所有情況下都提供了可靠的替代方案。

 

Z-Trak2 是基於Teledyne Imaging的3D圖像傳感器技術打造的3D輪廓傳感器係列。Z-Trak2 3D輪廓傳感器通過穩定的5GigE接口提供了高速的線上檢測手段。

 

3D激光三角測量技術

 

使之成為可能的3D成像技術之一是3D激光三角測量。該技術已經存在了很長一段時間，但直到最近才取得進展，由於校準的複雜性、有限的掃描速率
、所需的計算能力和現場維護成本，它在線上應用中的使用受到了限製。

 

在典型的激光線輪廓儀中，激光線條被投射到物體上
，並使用一個2D（區域/矩陣）圖像傳感器進行成像。在確定激光條紋在圖像傳感器上的位置後
，輪廓儀會提供由激光條紋的光學三角測量產生的橫向（X軸）和深度（Z軸）信息。沿著激光線生成的XZ對集稱為輪廓。沿運動方向的兩個連續輪廓之間的距離構成第三軸（Y）。通過這種方式掃描物體
，我們獲得了物體的表麵掃描信息（X，Y
，Z）。

實現性能

 

憑借高速CMOS圖像傳感器的科技進步和現代FPGA的強大功能


，快速可靠的嵌入式係統允許3D輪廓傳感器（針對給定的測量範圍）提供更大的視野以及前所未有速度的高動態範圍成像效果（HDR）。通過整合各種功能，如支持漫反射和鏡麵反射配置的功能
，以及5-GigE這樣的高速數據傳輸接口，3D輪廓傳感器能夠更好地應對當今在線3D機器視覺應用帶來的挑戰。這些傳感器具有廣泛的光學布置，使用可擴展的處理架構
，並提供低至幾微米的高度和寬度分辨力。

 

更好的可用性和集成性

 

集成式激光三角測量輪廓儀使用和設置更方便

，並且不需要特殊的照明布置。通過巧妙平衡輪廓儀設計的各種構成模塊（圖像傳感器、激光能力
、光路、機械和電子部件）
，可以以相對較低的成本獲得準確的測量結果。

 

隨(sui)著(zhe)輪(lun)廓(kuo)儀(yi)變(bian)得(de)更(geng)加(jia)可(ke)靠(kao)且(qie)技(ji)術(shu)不(bu)斷(duan)成(cheng)熟(shu)，用(yong)戶(hu)可(ke)能(neng)會(hui)更(geng)加(jia)願(yuan)意(yi)選(xuan)擇(ze)它(ta)作(zuo)為(wei)首(shou)選(xuan)技(ji)術(shu)。例(li)如(ru)，激(ji)光(guang)三(san)角(jiao)測(ce)量(liang)技(ji)術(shu)對(dui)振(zhen)動(dong)有(you)很(hen)好(hao)的(de)容(rong)忍(ren)度(du)。通(tong)過(guo)掃(sao)描(miao)，小(xiao)幅(fu)振(zhen)動(dong)可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)減(jian)少(shao)激(ji)光(guang)散(san)斑(ban)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)整(zheng)體(ti)噪(zao)聲(sheng)。

 

巧妙的架構設計讓您可以通過增添處理模塊（例如人工智能、像素處理和智能傳感器等）來進一步提高係統的功能。

 

麵向更廣泛應用領域的係統設計

 

如今

，激光輪廓儀將HDRgongnenghefanshexiaochusuanfaxiangjiehelaiceliangwutitezheng，jinguanbiaomianfanshechengdubutong。chuleduirenyananquandehongsejiguangwai
，haitigonglansejiguangpeizhidejixing，shiyongyusaomiaobiaomianfanshexingjiaoqianghuoduihongsejiguangbukejiandewuti。

 

現代電子科技和人工智能（AI）技術的發展使係統變得更加強大，而且將成本控製在合理範圍內。對於單個3D輪廓傳感器的視野無法滿足要求的應用，用戶可以組合多個3D輪廓儀進行同步檢測，或者在物體需要進行360°檢測的情況下使用多個3D輪廓儀。

 

多傳感器裝置示例

 

此類應用的示例包括大型木板
、金屬
、石膏板、塑(su)料(liao)和(he)各(ge)類(lei)衝(chong)壓(ya)件(jian)的(de)檢(jian)查(zha)。每(mei)側(ce)具(ju)有(you)不(bu)對(dui)稱(cheng)特(te)征(zheng)的(de)衝(chong)壓(ya)件(jian)需(xu)要(yao)在(zai)物(wu)體(ti)周(zhou)圍(wei)使(shi)用(yong)多(duo)個(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi)。這(zhe)要(yao)求(qiu)所(suo)有(you)傳(chuan)感(gan)器(qi)都(dou)以(yi)適(shi)當(dang)方(fang)式(shi)進(jin)行(xing)配(pei)置(zhi)，使(shi)得(de)生(sheng)成(cheng)的(de)3D圖像能夠以真實方式呈現物體。要實現這一點，所有傳感器需要精確同步以生成組合圖像，方便測量。

 

汽車輪胎的3D檢測是使用3D輪廓傳感器的一個典型應用。

 

局限性和其他需要考慮的問題

 

盡管3D激光三角測量技術在性能、成(cheng)本(ben)和(he)可(ke)用(yong)性(xing)方(fang)麵(mian)有(you)了(le)很(hen)大(da)的(de)進(jin)步(bu)，但(dan)仍(reng)然(ran)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)一(yi)些(xie)問(wen)題(ti)才(cai)能(neng)實(shi)現(xian)成(cheng)功(gong)的(de)係(xi)統(tong)集(ji)成(cheng)。由(you)於(yu)激(ji)光(guang)三(san)角(jiao)測(ce)量(liang)需(xu)要(yao)觀(guan)察(cha)角(jiao)度(du)，因(yin)此(ci)遮(zhe)擋(dang)通(tong)常(chang)是(shi)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)。遮(zhe)擋(dang)是(shi)由(you)幾(ji)何(he)三(san)角(jiao)測(ce)量(liang)引(yin)起(qi)的(de)輪(lun)廓(kuo)儀(yi)定(ding)位(wei)角(jiao)度(du)產(chan)生(sheng)的(de)陰(yin)影(ying)。一(yi)種(zhong)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)是(shi)使(shi)用(yong)一(yi)個(ge)或(huo)兩(liang)個(ge)激(ji)光(guang)器(qi)和(he)多(duo)個(ge)相(xiang)機(ji)。傳(chuan)感(gan)器(qi)還(hai)可(ke)能(neng)限(xian)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)整(zheng)體(ti)速(su)度(du)和(he)性(xing)能(neng)。激(ji)光(guang)散(san)斑(ban)也(ye)是(shi)一(yi)個(ge)挑(tiao)戰(zhan)，它(ta)是(shi)激(ji)光(guang)本(ben)身(shen)產(chan)生(sheng)的(de)固(gu)有(you)噪(zao)聲(sheng)，會(hui)降(jiang)低(di)係(xi)統(tong)的(de)分(fen)辨(bian)率(lv)。

 

主要市場和應用

 

盡管如此，基於3D激光三角測量技術的係統仍然適用於種類繁多的應用，包括電子和半導體生產、機器人

、汽車製造和一般工廠自動化等眾多細分市場中的線上高度測量。

 

 

工業

 

●在線檢測

●體積測量

●機器人引導

●間隙和段差測量

●表麵檢測

 

電子

 

●芯片導線檢測

●BGA和微型BGA檢測

●錫膏檢測

●PCB裸板和裝配板檢測

 

機器視覺

 

●零件檢測

●零件識別

●壓印OCR

●壓印條形碼

●胎圈檢測

●抓取-貼裝

●木材和木料檢測

●角度測量
（來源：Teledyne Dalsa，作者：Inder Kohli, 3D成像技術高級產品經理，）