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。

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