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海伯森3D闪测传感器,以高效表面质量检测成就制造的无暇

发布时间:2022-09-27
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导读:近年来,机器视觉技术在工业检测领域的应用越来越广泛,GGII数据显示,预计到2023年我国机器视觉市场规模将达到208.6亿元,其中3D视觉市场规模将达到34.28亿元,预计至2025年将超过100亿元。



信息技术的进步,第四次视觉革命将“人”、“机”和“物”进行了更深入的有机整合,基于光学原理的3D视觉检测技术得到迅猛发展,为工业生产提供了更高效的检测利器。对比接触式测量,3D视觉技术具有无损、高效和智能的特点;对比2D视觉,3D视觉在图像处理性能、软件算法和硬件配置上都有巨大提升,可以将目标对象转化为具有精确坐标的三维点云。


尽管3D视觉检测方式多样,但是设备在原理采用、硬件配置上各有差异,能够全面满足检测精度、检测视野、检测节拍等多方面要求的产品目前少之又少。如果过度追求节拍和效率,就可能在一定程度上牺牲掉精度,但是市场消费对于产品品质需求快速提升,随之产品外观检测精度要求也越来越高。


因此,企业为了兼顾效率和成本,工业产线就需要对特定项目的实际情况进行评估并选择合适的检测系统部署。


光谱共焦法(光谱共焦传感器系列)对材质的适应性更强,但是检测视野相对小,不适用于大尺寸材料的检测。激光和结构光检测速度快、视野更广,但检测结果容易受光强干扰,不适合抛光/镜面等材质的检测。


结构光采用主动立体视觉方法可实现更强的环境兼容性和更高的精度,以3D闪测传感器为例,它结合了新型的3D影像测量技术,能输出3D点云数据,系统结构简单且易于部署;一键设定即可将二维的结构光图案投射到物体表面上,这样无需要移动即可实现三维轮廓测量,适用于高节拍在线检测场景。



从技术角度看,3D闪测传感器是跨学科的工业检测应用系统,涉及到光机电一体化、软件算法、图像处理等多个领域,因而技术瓶颈高,研发难度大,此前国内还未有形成成熟的技术产品,因此市场长时间被进口品牌垄断。值此一提的是,国内高端工业传感器一线企业海伯森突破了技术壁垒,于2022年4月就已正式发布了中国首台3D闪测传感器“大菠萝”HPS-DBL60,这意味着国内该产品领域的技术空白已然被填补。海伯森3D闪测传感器为何具备“闪测”的能力?是因为单次快门运行仅50μs~200ms,这是什么概念,对比人们口中常说的“一瞬间”0.36秒,即360000μs,一瞬间就能完成成千上万次的快门闪动,而一次检测无需一秒!相对于传统视觉检测是一项突破性的技术升级,而实现这一结果主要得益于产品从结构、软件算法和硬件配置方面的全方面优化。


在结构上采用一体式设计,四面全覆盖立体投光单元结合低畸变远心镜头和高分辨率CMOS元件,可实现无死角零透视误差的检测,有效提升了检测的精度(绝对测量精度20μm,重复精度1μm)。


在软件上,产品通过光学系统和内置投光算法的优化,去除图像中的光晕和阴影,减少表面光泽和亮斑,提升对高反光和黑色材料被测表面的适应能力,并可以通过一键设定功能实现2D/3D的复合检测功能。


在配置上,海伯森3D闪测传感器配套了高性能控制器HPS-NB3200和40G光纤,是因为投影的每个面都有丰富的三维点云信息,相对比2D相机其数据运算量成倍的增加,如何将多个不同的投射图案信息组合起来解码无疑是技术的难点。对此,除了智能算法对图像优化,海伯森还利用高速光纤进行数据的实时、批量化传输处理,实现一秒内的高精度3D在线测量。


3D闪测传感器检测应用海伯森技术在流水线上机器全速运行,各环节紧密相扣,检测最关键的就是“跟得上节拍,保得住精度”。然而在线辨别每个产品的缺陷,是一项繁琐且持续的工作,因为过程中会涉及对大量产品特征数据的比对处理。尤其当检测的材料表面存在复杂几何形状时,还要保证微米量级的3D检测,传统2D相机或者三维坐标尺很难完成检测。


使用海伯森3D闪测传感器替换传统检测方式,可有效节省人工成本,提升效率。


就以手机生产为例,一部智能手机上有1600多个零件和元器件,每个部件都存在多项检测指标(压伤,划伤,崩点,擦伤,脏污,异色等),在局部检测中还会涉及OCR识别、衔接孔尺寸测量或者是屏幕缝隙检测等。此外,尺寸形貌计算、有无判定、缺陷检测、瑕疵定位等各个检测项目在产线上也并不是单独进行的,而采用生产分工和产业链协作形式在数据同步或合并的过程中可能因存在的偏差造成严重的产品质量问题。基于海伯森3D闪测传感器2D/3D复合的一键式在线检测功能,企业产线部署该检测系统既能完成产品2D尺寸的测量,亦可实现3D轮廓的分析,数据的实时同步还能有效满足了多样化的检测需求。


除了手机外观的检测,3D闪测传感器的典型应用还包括PCB检测,由于PCB板上元器件普遍采用表面贴片安装技术,材料小而密集,且产品表面深度信息复杂,传统形式的三角法测量容易产生盲区。此外,出于成本和空间部署方面的考虑,更大面积的检测视野利于检测节拍的提升,基于此需求,部署了海伯森3D闪测传感器可实现对PCB产品外观形貌的无死角检测,这大大提升了生产效率。


小结正因为大工业生产下产业分工协作,自动化生产、智能化管理成为未来趋势。海伯森3D闪测传感器为机器植入“眼睛”和“大脑”,让机器理解现实的平面和三维空间,并通过智能化设定收集在线检测数据,为生产过程品质把控上把锁,从而为企业降本增效。


总而言之,技术的升级依赖于创新,因此我们还需要加强国产化研究,实现更全面的进口替代。


海伯森持续深耕工业传感技术研发,多年的经验沉淀,使海伯森在3D视觉检测领域的每一步都迈的踏实稳健,并逐渐走在国产化替代的前列。未来,海伯森将延续创新的基因,以积极的姿态融入市场需求,不断开拓新产品新应用,以高效表面质量检测成就制造的无暇,从而解决客户难点和痛点,为工业“智”造提供更为专业可靠的高端传感器产品和技术服务方案。


海伯森传感器产品应用


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