海伯森3D閃測傳感器，以高效表面質量檢測成就制造的無暇
導讀：近年來，機器視覺技術在工業(yè)檢測領域的應用越來越廣泛，GGII數據顯示，預計到2023年我國機器視覺市場規(guī)模將達到208.6億元，其中3D視覺市場規(guī)模將達到34.28億元，預計至2025年將超過100億元。
信息技術的進步，第四次視覺革命將“人”、“機”和“物”進行了更深入的有機整合，基于光學原理的3D視覺檢測技術得到迅猛發(fā)展，為工業(yè)生產提供了更高效的檢測利器。
對比接觸式測量，3D視覺技術具有無損、高效和智能的特點；對比2D視覺，3D視覺在圖像處理性能、軟件算法和硬件配置上都有巨大提升，可以將目標對象轉化為具有精確坐標的三維點云。
盡管3D視覺檢測方式多樣，但是設備在原理采用、硬件配置上各有差異，能夠全面滿足檢測精度、檢測視野、檢測節(jié)拍等多方面要求的產品目前少之又少。如果過度追求節(jié)拍和效率，就可能在一定程度上犧牲掉精度，但是市場消費對于產品品質需求快速提升，隨之產品外觀檢測精度要求也越來越高。因此，企業(yè)為了兼顧效率和成本，工業(yè)產線就需要對特定項目的實際情況進行評估并選擇合適的檢測系統(tǒng)部署。
不同的產品在特性和應用上不盡相同，光譜共焦法對材質的適應性更強，但是檢測視野相對小，不適用于大尺寸材料的檢測。激光和結構光檢測速度快、視野更廣，但檢測結果容易受光強干擾，不適合拋光/鏡面等材質的檢測。
?3D檢測的分類?
采用主動立體視覺方法的結構光可實現更強的環(huán)境兼容性和更高的精度，以3D閃測傳感器為例，它結合了新型的3D影像測量技術，能輸出3D點云數據，系統(tǒng)結構簡單且易于部署；一鍵設定即可將二維的結構光圖案投射到物體表面上，這樣無需要移動即可實現三維輪廓測量，適用于高節(jié)拍在線檢測場景。
從技術角度看，3D閃測傳感器是跨學科的工業(yè)檢測應用系統(tǒng)，涉及到光機電一體化、軟件算法、圖像處理等多個領域，因而技術瓶頸高，研發(fā)難度大，此前國內還未有形成成熟的技術產品，因此市場長時間被進口品牌壟斷。值此一提的是，國內高端工業(yè)傳感器一線企業(yè)海伯森突破了技術壁壘，于2022年4月就已正式發(fā)布了中國首臺3D閃測傳感器“大菠蘿”HPS-DBL60，這意味著國內該產品領域的技術空白已然被填補。
海伯森3D閃測傳感器為何具備“閃測”的能力？是因為單次快門運行僅50μs~200ms，這是什么概念，對比人們口中常說的“一瞬間”0.36秒，即360000μs，一瞬間就能完成成千上萬次的快門閃動，而一次檢測無需一秒！相對于傳統(tǒng)視覺檢測是一項突破性的技術升級，而實現這一結果主要得益于產品從結構、軟件算法和硬件配置方面的全方面優(yōu)化。
首先，在結構上采用一體式設計，四面全覆蓋立體投光單元結合低畸變遠心鏡頭和高分辨率CMOS元件，可實現無死角零透視誤差的檢測，有效提升了檢測的精度（絕對測量精度20μm，重復精度1μm）。
在軟件上，產品通過光學系統(tǒng)和內置投光算法的優(yōu)化，去除圖像中的光暈和陰影，減少表面光澤和亮斑，提升對高反光和黑色材料被測表面的適應能力，并可以通過軟件一鍵設定功能實現2D/3D的復合檢測功能。
還有在配置上，海伯森3D閃測傳感器配套了高性能控制器HPS-NB3200和40G光纖，是因為投影的每個面都有豐富的三維點云信息，相對比2D相機其數據運算量成倍的增加，如何將多個不同的投射圖案信息組合起來解碼無疑是技術的難點。對此，除了智能算法對圖像優(yōu)化，海伯森還利用高速光纖進行數據的實時、批量化傳輸處理，實現一秒內的高精度3D在線測量。
流水線上機器全速運行，各環(huán)節(jié)緊密相扣，檢測最關鍵的就是“跟得上節(jié)拍，保得住精度”。然而在線辨別每個產品的缺陷，是一項繁瑣且持續(xù)的工作，因為過程中會涉及對大量產品特征數據的比對處理。尤其當檢測的材料表面存在復雜幾何形狀時，還要保證微米量級的3D檢測，傳統(tǒng)2D相機或者三維坐標尺很難完成檢測。
使用海伯森3D閃測傳感器替換傳統(tǒng)檢測方式，可有效節(jié)省人工成本，提升效率。
就以手機生產為例，一部智能手機上有1600多個零件和元器件，每個部件都存在多項檢測指標（壓傷，劃傷，崩點，擦傷，臟污，異色等），在局部檢測中還會涉及OCR識別、銜接孔尺寸測量或者是屏幕縫隙檢測等。此外，尺寸形貌計算、有無判定、缺陷檢測、瑕疵定位等各個檢測項目在產線上也并不是單獨進行的，而采用生產分工和產業(yè)鏈協(xié)作形式在數據同步或合并的過程中可能因存在的偏差造成嚴重的產品質量問題。因此，基于海伯森3D閃測傳感器2D/3D復合的一鍵式在線檢測功能，企業(yè)產線部署該檢測系統(tǒng)既能完成產品2D尺寸的測量，亦可實現3D輪廓的分析，數據的實時同步還能有效滿足了多樣化的檢測需求。
?“大菠蘿”HPS-DBL60檢測手機中框 ?
除了手機外觀的檢測，3D閃測傳感器的典型應用還包括PCB的檢測，由于PCB板上元器件普遍采用表面貼片安裝技術，材料小而密集，且產品表面深度信息復雜，傳統(tǒng)形式的三角法測量容易產生盲區(qū)。此外，出于成本和空間部署方面的考慮，更大面積的檢測視野利于檢測節(jié)拍的提升，基于此需求，部署了海伯森3D閃測傳感器可實現對PCB產品外觀形貌的無死角檢測，這大大提升了生產效率。
?“大菠蘿”HPS-DBL60檢測PCB ?
正因為大工業(yè)生產下產業(yè)分工協(xié)作，自動化生產、智能化管理成為未來趨勢。海伯森3D閃測傳感器為機器植入“眼睛”和“大腦”，讓機器理解現實的平面和三維空間，并通過智能化設定收集在線檢測數據，為生產過程品質把控加把鎖，從而為企業(yè)降本增效。
總而言之，技術的升級依賴于創(chuàng)新，因此我們還需要加強國產化研究，實現更全面的進口替代。
海伯森持續(xù)深耕工業(yè)傳感技術研發(fā)，多年的經驗沉淀，使海伯森在3D視覺檢測領域的每一步都邁的踏實穩(wěn)健，并逐漸走在國產化替代的前列。未來，海伯森將延續(xù)創(chuàng)新的基因，以積極的姿態(tài)融入市場需求，不斷開拓新產品新應用，以高效表面質量檢測成就制造的無暇，從而解決客戶難點和痛點，為工業(yè)“智”造提供更為專業(yè)可靠的高端傳感器產品和技術服務方案。
