導(dǎo)讀：近年來，機(jī)器視覺技術(shù)在工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，GGII數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2023年我國機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到208.6億元，其中3D視覺市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到34.28億元，預(yù)計(jì)至2025年將超過100億元。

信息技術(shù)的進(jìn)步，第四次視覺革命將“人”、“機(jī)”和“物”進(jìn)行了更深入的有機(jī)整合，基于光學(xué)原理的3D視覺檢測(cè)技術(shù)得到迅猛發(fā)展，為工業(yè)生產(chǎn)提供了更高效的檢測(cè)利器。

對(duì)比接觸式測(cè)量，3D視覺技術(shù)具有無損、高效和智能的特點(diǎn)；對(duì)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(biāo)對(duì)象轉(zhuǎn)化為具有精確坐標(biāo)的三維點(diǎn)云。

盡管3D視覺檢測(cè)方式多樣，但是設(shè)備在原理采用、硬件配置上各有差異，能夠全面滿足檢測(cè)精度、檢測(cè)視野、檢測(cè)節(jié)拍等多方面要求的產(chǎn)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(chǎng)消費(fèi)對(duì)于產(chǎn)品品質(zhì)需求快速提升，隨之產(chǎn)品外觀檢測(cè)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(chǎn)線就需要對(duì)特定項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行評(píng)估并選擇合適的檢測(cè)系統(tǒng)部署。

不同的產(chǎn)品在特性和應(yīng)用上不盡相同，光譜共焦法對(duì)材質(zhì)的適應(yīng)性更強(qiáng)，但是檢測(cè)視野相對(duì)小，不適用于大尺寸材料的檢測(cè)。激光和結(jié)構(gòu)光檢測(cè)速度快、視野更廣，但檢測(cè)結(jié)果容易受光強(qiáng)干擾，不適合拋光/鏡面等材質(zhì)的檢測(cè)。

?3D檢測(cè)的分類?

采用主動(dòng)立體視覺方法的結(jié)構(gòu)光可實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的環(huán)境兼容性和更高的精度，以3D閃測(cè)傳感器為例，它結(jié)合了新型的3D影像測(cè)量技術(shù)，能輸出3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單且易于部署；一鍵設(shè)定即可將二維的結(jié)構(gòu)光圖案投射到物體表面上，這樣無需要移動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)三維輪廓測(cè)量，適用于高節(jié)拍在線檢測(cè)場(chǎng)景。

從技術(shù)角度看，3D閃測(cè)傳感器是跨學(xué)科的工業(yè)檢測(cè)應(yīng)用系統(tǒng)，涉及到光機(jī)電一體化、軟件算法、圖像處理等多個(gè)領(lǐng)域，因而技術(shù)瓶頸高，研發(fā)難度大，此前國內(nèi)還未有形成成熟的技術(shù)產(chǎn)品，因此市場(chǎng)長時(shí)間被進(jìn)口品牌壟斷。值此一提的是，國內(nèi)高端工業(yè)傳感器一線企業(yè)海伯森突破了技術(shù)壁壘，于2022年4月就已正式發(fā)布了中國首臺(tái)3D閃測(cè)傳感器“大菠蘿”HPS-DBL60，這意味著國內(nèi)該產(chǎn)品領(lǐng)域的技術(shù)空白已然被填補(bǔ)。

海伯森3D閃測(cè)傳感器為何具備“閃測(cè)”的能力？是因?yàn)閱未慰扉T運(yùn)行僅50μs~200ms，這是什么概念，對(duì)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(dòng)，而一次檢測(cè)無需一秒！相對(duì)于傳統(tǒng)視覺檢測(cè)是一項(xiàng)突破性的技術(shù)升級(jí)，而實(shí)現(xiàn)這一結(jié)果主要得益于產(chǎn)品從結(jié)構(gòu)、軟件算法和硬件配置方面的全方面優(yōu)化。

首先，在結(jié)構(gòu)上采用一體式設(shè)計(jì)，四面全覆蓋立體投光單元結(jié)合低畸變遠(yuǎn)心鏡頭和高分辨率CMOS元件，可實(shí)現(xiàn)無死角零透視誤差的檢測(cè)，有效提升了檢測(cè)的精度（絕對(duì)測(cè)量精度20μm，重復(fù)精度1μm）。

在軟件上，產(chǎn)品通過光學(xué)系統(tǒng)和內(nèi)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(duì)高反光和黑色材料被測(cè)表面的適應(yīng)能力，并可以通過軟件一鍵設(shè)定功能實(shí)現(xiàn)2D/3D的復(fù)合檢測(cè)功能。

還有在配置上，海伯森3D閃測(cè)傳感器配套了高性能控制器HPS-NB3200和40G光纖，是因?yàn)橥队暗拿總€(gè)面都有豐富的三維點(diǎn)云信息，相對(duì)比2D相機(jī)其數(shù)據(jù)運(yùn)算量成倍的增加，如何將多個(gè)不同的投射圖案信息組合起來解碼無疑是技術(shù)的難點(diǎn)。對(duì)此，除了智能算法對(duì)圖像優(yōu)化，海伯森還利用高速光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、批量化傳輸處理，實(shí)現(xiàn)一秒內(nèi)的高精度3D在線測(cè)量。

流水線上機(jī)器全速運(yùn)行，各環(huán)節(jié)緊密相扣，檢測(cè)最關(guān)鍵的就是“跟得上節(jié)拍，保得住精度”。然而在線辨別每個(gè)產(chǎn)品的缺陷，是一項(xiàng)繁瑣且持續(xù)的工作，因?yàn)檫^程中會(huì)涉及對(duì)大量產(chǎn)品特征數(shù)據(jù)的比對(duì)處理。尤其當(dāng)檢測(cè)的材料表面存在復(fù)雜幾何形狀時(shí)，還要保證微米量級(jí)的3D檢測(cè)，傳統(tǒng)2D相機(jī)或者三維坐標(biāo)尺很難完成檢測(cè)。

使用海伯森3D閃測(cè)傳感器替換傳統(tǒng)檢測(cè)方式，可有效節(jié)省人工成本，提升效率。

就以手機(jī)生產(chǎn)為例，一部智能手機(jī)上有1600多個(gè)零件和元器件，每個(gè)部件都存在多項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)（壓傷，劃傷，崩點(diǎn)，擦傷，臟污，異色等），在局部檢測(cè)中還會(huì)涉及OCR識(shí)別、銜接孔尺寸測(cè)量或者是屏幕縫隙檢測(cè)等。此外，尺寸形貌計(jì)算、有無判定、缺陷檢測(cè)、瑕疵定位等各個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目在產(chǎn)線上也并不是單獨(dú)進(jìn)行的，而采用生產(chǎn)分工和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作形式在數(shù)據(jù)同步或合并的過程中可能因存在的偏差造成嚴(yán)重的產(chǎn)品質(zhì)量問題。因此，基于海伯森3D閃測(cè)傳感器2D/3D復(fù)合的一鍵式在線檢測(cè)功能，企業(yè)產(chǎn)線部署該檢測(cè)系統(tǒng)既能完成產(chǎn)品2D尺寸的測(cè)量，亦可實(shí)現(xiàn)3D輪廓的分析，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)同步還能有效滿足了多樣化的檢測(cè)需求。

?“大菠蘿”HPS-DBL60檢測(cè)手機(jī)中框 ?

除了手機(jī)外觀的檢測(cè)，3D閃測(cè)傳感器的典型應(yīng)用還包括PCB的檢測(cè)，由于PCB板上元器件普遍采用表面貼片安裝技術(shù)，材料小而密集，且產(chǎn)品表面深度信息復(fù)雜，傳統(tǒng)形式的三角法測(cè)量容易產(chǎn)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(cè)視野利于檢測(cè)節(jié)拍的提升，基于此需求，部署了海伯森3D閃測(cè)傳感器可實(shí)現(xiàn)對(duì)PCB產(chǎn)品外觀形貌的無死角檢測(cè)，這大大提升了生產(chǎn)效率。

?“大菠蘿”HPS-DBL60檢測(cè)PCB ?

正因?yàn)榇蠊I(yè)生產(chǎn)下產(chǎn)業(yè)分工協(xié)作，自動(dòng)化生產(chǎn)、智能化管理成為未來趨勢(shì)。海伯森3D閃測(cè)傳感器為機(jī)器植入“眼睛”和“大腦”，讓機(jī)器理解現(xiàn)實(shí)的平面和三維空間，并通過智能化設(shè)定收集在線檢測(cè)數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)過程品質(zhì)把控加把鎖，從而為企業(yè)降本增效。

總而言之，技術(shù)的升級(jí)依賴于創(chuàng)新，因此我們還需要加強(qiáng)國產(chǎn)化研究，實(shí)現(xiàn)更全面的進(jìn)口替代。

海伯森持續(xù)深耕工業(yè)傳感技術(shù)研發(fā)，多年的經(jīng)驗(yàn)沉淀，使海伯森在3D視覺檢測(cè)領(lǐng)域的每一步都邁的踏實(shí)穩(wěn)健，并逐漸走在國產(chǎn)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(chǎng)需求，不斷開拓新產(chǎn)品新應(yīng)用，以高效表面質(zhì)量檢測(cè)成就制造的無暇，從而解決客戶難點(diǎn)和痛點(diǎn)，為工業(yè)“智”造提供更為專業(yè)可靠的高端傳感器產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)方案。

審核編輯 黃昊宇