你的位置:首頁 > 測試測量 > 正文

3D激光三角測量技術(shù):為機(jī)器視覺提供深度

發(fā)布時(shí)間:2021-06-28 來源:Inder Kohli 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】3D視覺技術(shù)正在成為主流--這是件好事。技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低使得3D視覺成為一種可以用于半導(dǎo)體和電子、電動(dòng)車電池制造、汽車制造、食品生產(chǎn)和藥品包裝等多種應(yīng)用和行業(yè)的技術(shù)。人們會(huì)在生產(chǎn)制造自動(dòng)化、機(jī)器人引導(dǎo)和質(zhì)量控制領(lǐng)域中看到3D傳感器和輪廓儀。
 
3D視覺技術(shù)正在成為主流--這是件好事。技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低使得3D視覺成為一種可以用于半導(dǎo)體和電子、電動(dòng)車電池制造、汽車制造、食品生產(chǎn)和藥品包裝等多種應(yīng)用和行業(yè)的技術(shù)。人們會(huì)在生產(chǎn)制造自動(dòng)化、機(jī)器人引導(dǎo)和質(zhì)量控制領(lǐng)域中看到3D傳感器和輪廓儀。
 
過去,3D系統(tǒng)處理速度太慢,無法跟上生產(chǎn),價(jià)格過于昂貴,配置難度高,且不易維護(hù)。相反的,系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員依靠(1D)和(2D)掃描成像技術(shù)復(fù)雜的相機(jī)和照明配置中執(zhí)行檢測,使用軟件計(jì)算深度信息。
 
傳感器質(zhì)量和速度、嵌入式視覺、FPGA、激光、光學(xué)和智能系統(tǒng)的同步發(fā)展使得3D成像成為當(dāng)今更加可行的選擇?,F(xiàn)在的3D成像技術(shù)具有成本低、可靠、可重復(fù)、易于實(shí)施的優(yōu)勢,并在各種要求嚴(yán)苛的應(yīng)用中得到驗(yàn)證。雖然1D和2D技術(shù)仍在廣泛使用,但現(xiàn)在3D技術(shù)幾乎在所有情況下都提供了可靠的替代方案。
 
Z-Trak2 是基于Teledyne Imaging的3D圖像傳感器技術(shù)打造的3D輪廓傳感器系列。Z-Trak2 3D輪廓傳感器通過穩(wěn)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(shù)
 
使之成為可能的3D成像技術(shù)之一是3D激光三角測量。該技術(shù)已經(jīng)存在了很長一段時(shí)間,但直到最近才取得進(jìn)展,由于校準(zhǔn)的復(fù)雜性、有限的掃描速率、所需的計(jì)算能力和現(xiàn)場維護(hù)成本,它在線上應(yīng)用中的使用受到了限制。
 
在典型的激光線輪廓儀中,激光線條被投射到物體上,并使用一個(gè)2D(區(qū)域/矩陣)圖像傳感器進(jìn)行成像。在確定激光條紋在圖像傳感器上的位置后,輪廓儀會(huì)提供由激光條紋的光學(xué)三角測量產(chǎn)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(yùn)動(dòng)方向的兩個(gè)連續(xù)輪廓之間的距離構(gòu)成第三軸(Y)。通過這種方式掃描物體,我們獲得了物體的表面掃描信息(X,Y,Z)。
 
3D激光三角測量技術(shù):為機(jī)器視覺提供深度
 
實(shí)現(xiàn)性能
 
憑借高速CMOS圖像傳感器的科技進(jìn)步和現(xiàn)代FPGA的強(qiáng)大功能,快速可靠的嵌入式系統(tǒng)允許3D輪廓傳感器(針對給定的測量范圍)提供更大的視野以及前所未有速度的高動(dòng)態(tài)范圍成像效果(HDR)。通過整合各種功能,如支持漫反射和鏡面反射配置的功能,以及5-GigE這樣的高速數(shù)據(jù)傳輸接口,3D輪廓傳感器能夠更好地應(yīng)對當(dāng)今在線3D機(jī)器視覺應(yīng)用帶來的挑戰(zhàn)。這些傳感器具有廣泛的光學(xué)布置,使用可擴(kuò)展的處理架構(gòu),并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(shè)置更方便,并且不需要特殊的照明布置。通過巧妙平衡輪廓儀設(shè)計(jì)的各種構(gòu)成模塊(圖像傳感器、激光能力、光路、機(jī)械和電子部件),可以以相對較低的成本獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果。
 
隨著輪廓儀變得更加可靠且技術(shù)不斷成熟,用戶可能會(huì)更加愿意選擇它作為首選技術(shù)。例如,激光三角測量技術(shù)對振動(dòng)有很好的容忍度。通過掃描,小幅振動(dòng)可以幫助減少激光散斑所產(chǎn)生的整體噪聲。
 
巧妙的架構(gòu)設(shè)計(jì)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(jìn)一步提高系統(tǒng)的功能。
 
面向更廣泛應(yīng)用領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
 
如今,激光輪廓儀將HDR功能和反射消除算法相結(jié)合來測量物體特征,盡管表面反射程度不同。除了對人眼安全的紅色激光外,還提供藍(lán)色激光配置的機(jī)型,適用于掃描表面反射性較強(qiáng)或?qū)t色激光不可見的物體。
 
現(xiàn)代電子科技和人工智能(AI)技術(shù)的發(fā)展使系統(tǒng)變得更加強(qiáng)大,而且將成本控制在合理范圍內(nèi)。對于單個(gè)3D輪廓傳感器的視野無法滿足要求的應(yīng)用,用戶可以組合多個(gè)3D輪廓儀進(jìn)行同步檢測,或者在物體需要進(jìn)行360°檢測的情況下使用多個(gè)3D輪廓儀。
 
3D激光三角測量技術(shù):為機(jī)器視覺提供深度
多傳感器裝置示例
 
此類應(yīng)用的示例包括大型木板、金屬、石膏板、塑料和各類沖壓件的檢查。每側(cè)具有不對稱特征的沖壓件需要在物體周圍使用多個(gè)傳感器。這要求所有傳感器都以適當(dāng)方式進(jìn)行配置,使得生成的3D圖像能夠以真實(shí)方式呈現(xiàn)物體。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),所有傳感器需要精確同步以生成組合圖像,方便測量。
 
3D激光三角測量技術(shù):為機(jī)器視覺提供深度
汽車輪胎的3D檢測是使用3D輪廓傳感器的一個(gè)典型應(yīng)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(shù)在性能、成本和可用性方面有了很大的進(jìn)步,但仍然需要考慮一些問題才能實(shí)現(xiàn)成功的系統(tǒng)集成。由于激光三角測量需要觀察角度,因此遮擋通常是一個(gè)問題。遮擋是由幾何三角測量引起的輪廓儀定位角度產(chǎn)生的陰影。一種解決方案是使用一個(gè)或兩個(gè)激光器和多個(gè)相機(jī)。傳感器還可能限制系統(tǒng)的整體速度和性能。激光散斑也是一個(gè)挑戰(zhàn),它是激光本身產(chǎn)生的固有噪聲,會(huì)降低系統(tǒng)的分辨率。
 
主要市場和應(yīng)用
 
盡管如此,基于3D激光三角測量技術(shù)的系統(tǒng)仍然適用于種類繁多的應(yīng)用,包括電子和半導(dǎo)體生產(chǎn)、機(jī)器人、汽車制造和一般工廠自動(dòng)化等眾多細(xì)分市場中的線上高度測量。
 
3D激光三角測量技術(shù):為機(jī)器視覺提供深度
 
工業(yè)
 
●在線檢測
●體積測量
●機(jī)器人引導(dǎo)
●間隙和段差測量
●表面檢測
 
電子
 
●芯片導(dǎo)線檢測
●BGA和微型BGA檢測
●錫膏檢測
●PCB裸板和裝配板檢測
 
機(jī)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(shù)高級產(chǎn)品經(jīng)理,)
  
免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請電話或者郵箱聯(lián)系小編進(jìn)行侵刪。
 
要采購傳感器么,點(diǎn)這里了解一下價(jià)格!
特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉