Ví dụ ứng dụng
Đường keo trên vỏ điện tử
- Thách thức
- Keo trong suốt gần như không có tương phản 2D.
- Cấu hình
- Laser line profiler đồng bộ encoder, công cụ đo chiều cao và bề rộng 3D.
- Kết quả
- Chiều cao, bề rộng và chỗ đứt keo được đo dọc toàn đường.
Linh kiện · 3D
Thị giác 3D
Thị giác 3D đo chiều cao, hình dạng và thể tích — thông tin ảnh 2D không cung cấp được. Nó tìm lỗi có độ sâu nhưng ít tương phản, đo hình học trực tiếp bằng milimét và cho robot biết chính xác vị trí sản phẩm.
Thị giác 3D đo chiều cao, hình dạng và thể tích — thông tin mà ảnh 2D không có. Phù hợp cho lỗi có độ sâu, đo hình học và dẫn hướng robot.
Nguyên lý hoạt động
Tam giác laser — đo chiều cao từ góc nghiêng
Laser chiếu một đường lên sản phẩm. Camera nhìn đường đó từ một góc; chỗ bề mặt cao hơn, đường laser dịch chuyển trên cảm biến. Từ độ dịch này và hình học đã biết, cảm biến tính ra biên dạng chiều cao dọc theo đường.
Khi sản phẩm di chuyển dưới cảm biến, các biên dạng xếp chồng thành bản đồ chiều cao 3D đầy đủ. Encoder giữ khoảng cách giữa các biên dạng không đổi dù tốc độ thay đổi.
Các công nghệ khác hoạt động khác: ánh sáng cấu trúc chiếu mẫu lên một vùng và chụp trọn ảnh 3D của cảnh đứng yên; stereo so sánh hai góc nhìn như mắt người; time-of-flight đo thời gian ánh sáng quay về.
Các loại
Chi tiết các công nghệ 3D
Mở từng loại để xem nguyên lý, chỗ phù hợp, hạn chế và thông số cần kiểm tra.
01 Laser line profiler 3DBiên dạng chiều cao độ chính xác cao cho sản phẩm chuyển động.
Nguyên lý. Tam giác laser với camera và bộ xử lý tích hợp. Cho hàng nghìn điểm mỗi biên dạng ở tốc độ cao; sản phẩm chạy dưới cảm biến để dựng ảnh 3D.
Phù hợp nhất cho
- Chiều cao, bề rộng và độ liên tục đường keo
- Kiểm tra mối hàn và mối hàn thiếc
- Độ đồng phẳng, bậc và khe hở
- Chữ nổi trên lốp và chi tiết đúc
Hạn chế
- Cần chuyển động tương đối
- Bị che khuất sau chi tiết cao (dùng hai cảm biến)
- Bề mặt bóng có thể tạo phản xạ giả
Thông số chính cần kiểm tra
- Số điểm mỗi biên dạng / độ phân giải X
- Độ lặp lại Z
- Tốc độ biên dạng (Hz)
- Dải đo
- Màu và cấp laser
02 Camera 3D ánh sáng cấu trúcẢnh 3D toàn vùng cho cảnh đứng yên.
Nguyên lý. Máy chiếu chiếu một chuỗi mẫu; camera đo cách chúng biến dạng để tính đám mây điểm dày đặc trên toàn trường nhìn.
Phù hợp nhất cho
- Gắp vật trong thùng và dẫn hướng robot
- Độ phẳng và cong vênh tấm
- Kiểm tra lắp ráp 3D
Hạn chế
- Cảnh phải đứng yên trong lúc chiếu chuỗi mẫu
- Nhạy với ánh sáng môi trường mạnh
Thông số chính cần kiểm tra
- Trường nhìn và khoảng cách làm việc
- Khoảng cách điểm
- Độ chính xác Z
- Thời gian chụp
03 Camera 3D stereoHai camera tính độ sâu như mắt người.
Nguyên lý. Ghép đặc điểm giữa hai góc nhìn cho ra độ sâu. Stereo chủ động thêm vân chiếu để đo được cả bề mặt trơn.
Phù hợp nhất cho
- Không gian lớn và cell robot
- Dỡ pallet và logistics
- Cảnh ngoài trời hoặc có ánh sáng môi trường (chủ động/thụ động)
Hạn chế
- Độ chính xác thấp hơn profiler
- Cần vân bề mặt hoặc mẫu chiếu
Thông số chính cần kiểm tra
- Khoảng cách hai camera (baseline)
- Dải độ sâu
- Độ phân giải độ sâu
- Tốc độ khung hình
04 Camera time-of-flight (ToF)Độ sâu từ thời gian bay của ánh sáng.
Nguyên lý. Mỗi điểm ảnh đo thời gian (hoặc pha) để ánh sáng phát ra quay về, tạo ảnh độ sâu ở tốc độ video.
Phù hợp nhất cho
- Đo kích thước và thể tích thùng
- Phát hiện người và vật
- Mức đầy thùng chứa
Hạn chế
- Độ chính xác milimét đến centimét, không phải micromet
- Sai số đa đường ở góc
Thông số chính cần kiểm tra
- Dải độ sâu
- Độ chính xác
- Độ phân giải
- Tốc độ khung hình
05 Cảm biến confocal và giao thoaĐộ chính xác rất cao trên bề mặt trong suốt và như gương.
Nguyên lý. Cảm biến confocal sắc sai hội tụ các bước sóng khác nhau ở các chiều cao khác nhau; bước sóng quay về cho biết khoảng cách — kể cả xuyên qua các lớp kính.
Phù hợp nhất cho
- Độ dày kính và khoảng cách các lớp
- Chi tiết như gương và trong suốt
- Đo chiều cao cấp micromet
Hạn chế
- Dải đo nhỏ
- Điểm hoặc đường, không phải toàn vùng
Thông số chính cần kiểm tra
- Dải đo
- Độ phân giải
- Kích thước điểm sáng
- Tốc độ lấy mẫu
So sánh
So sánh các công nghệ 3D
| Công nghệ | Độ chính xác điển hình | Chuyển động | Phù hợp nhất cho |
|---|---|---|---|
| Laser line profiler | Vài micromet đến vài chục µm | Sản phẩm (hoặc cảm biến) phải chuyển động | Kiểm tra chiều cao và hình dạng trên dây chuyền |
| Ánh sáng cấu trúc | Vài chục µm đến dưới mm | Cảnh đứng yên | 3D toàn vùng, gắp vật trong thùng, độ phẳng |
| Stereo (chủ động/thụ động) | Dưới mm đến mm | Hoạt động với cảnh chuyển động | Cell robot, logistics, không gian lớn |
| Time-of-flight | mm đến cm | Tốc độ video | Đo kích thước, có/không, thể tích |
| Confocal | Dưới micromet | Quét điểm/đường | Bề mặt trong suốt và như gương |
Độ chính xác phụ thuộc mạnh vào trường nhìn, khoảng cách làm việc và bề mặt; giá trị chỉ là dải điển hình.
Thông số
Giải thích các thông số 3D chính
| Thông số | Ý nghĩa | Cách chọn |
|---|---|---|
| Độ phân giải X | Khoảng cách điểm dọc đường laser (FOV ÷ số điểm mỗi biên dạng). | Phải phân giải được chi tiết nhỏ nhất theo chiều ngang đường. |
| Độ phân giải Y | Khoảng cách giữa các biên dạng theo hướng chuyển động. | Bằng tốc độ ÷ tốc độ biên dạng (xem công cụ tính). |
| Độ lặp lại Z | Độ dao động của các lần đo chiều cao lặp lại. | Nên khoảng 1/10 dung sai chiều cao. |
| Dải đo (Z) | Dải chiều cao cảm biến đo được. | Phải phủ chênh lệch chiều cao sản phẩm và dung sai lắp đặt. |
| Tốc độ biên dạng | Số biên dạng mỗi giây (Hz). | Cao hơn cho chuyển động nhanh hoặc khoảng cách Y mịn hơn; ROI có thể tăng tốc độ. |
| Màu laser | Laser đỏ hoặc xanh lam (tím). | Laser xanh lam thường tốt hơn trên kim loại bóng và chi tiết nóng phát sáng. |
| Cấp laser | Cấp an toàn của laser. | Bố trí che chắn và dán nhãn theo cấp. |
| Giao tiếp & đồng bộ | Ethernet, ngõ vào encoder, tín hiệu kích. | Đồng bộ encoder giữ khoảng cách đều khi tốc độ thay đổi. |
Công cụ kỹ thuật
Tính trước khi chọn
Ước tính nhanh theo công thức tiêu chuẩn. Luôn xác nhận bằng thử nghiệm trên sản phẩm thật.
Công cụ tính tốc độ biên dạng 3D
Từ tốc độ băng tải và khoảng cách mong muốn giữa các biên dạng, tính tốc độ biên dạng cần thiết và độ phân giải X của lần quét.
Hướng dẫn chọn
Công nghệ 3D nào cho việc gì?
| Yêu cầu | Khuyến nghị | Lý do / ghi chú |
|---|---|---|
| Chiều cao, bề rộng, đứt đường keo | Laser line profiler | Trên dây chuyền, độ chính xác cao. |
| Độ đồng phẳng chân linh kiện và BGA | Profiler độ phân giải cao hoặc ánh sáng cấu trúc | Độ lặp lại Z cấp micromet. |
| Gắp vật đặt ngẫu nhiên trong thùng | Camera ánh sáng cấu trúc hoặc stereo chủ động | 3D toàn vùng cho dẫn hướng robot. |
| Kích thước và thể tích thùng | Camera ToF hoặc stereo | Nhanh, không gian lớn hơn. |
| Chữ nổi trên lốp hoặc chi tiết đúc | Laser line profiler | Đọc chiều cao, không phải màu. |
| Độ phẳng tấm lớn | Ánh sáng cấu trúc hoặc nhiều profiler | Phủ toàn vùng. |
| Độ dày kính, lớp trong suốt | Cảm biến confocal | Đo xuyên các lớp trong suốt. |
Các bước chọn
- Xác định cần đo gì: chiều cao, bề rộng, thể tích, độ phẳng hay vị trí.
- Đặt dung sai và độ phân giải X, Y, Z cần thiết.
- Chọn công nghệ dựa trên chuyển động, độ chính xác và trường nhìn.
- Kiểm tra che khuất và đặc tính bề mặt (bóng, tối, trong suốt).
- Bố trí chuyển động và đồng bộ (encoder, tín hiệu kích, robot).
- Lên kế hoạch hiệu chuẩn và hệ tọa độ (đặc biệt với robot).
- Thử trên chi tiết thật trên toàn dải biến thiên.
Ví dụ
Ví dụ ứng dụng điển hình
Các cấu hình minh họa cho thấy linh kiện được kết hợp thế nào trong thực tế.
Ví dụ ứng dụng
Bề mặt cell pin và mối hàn
- Thách thức
- Móp nông và mối hàn không đều trên kim loại bóng.
- Cấu hình
- Profiler laser xanh lam với phơi sáng tinh chỉnh cho bề mặt phản quang.
- Kết quả
- Phát hiện lỗi theo độ sâu, không phụ thuộc màu bề mặt.
Ví dụ ứng dụng
Robot gắp vật trong thùng
- Thách thức
- Chi tiết kim loại nằm lộn xộn trong thùng sâu.
- Cấu hình
- Camera 3D ánh sáng cấu trúc với ghép mẫu 3D và hiệu chuẩn robot.
- Kết quả
- Robot nhận vị trí và hướng gắp cho từng chi tiết.
Lỗi thường gặp cần tránh
- Bỏ qua che khuất — chi tiết cao che khuất vùng khỏi laser hoặc camera.
- Kích theo thời gian thay vì encoder, gây khoảng cách không đều khi tốc độ thay đổi.
- Đánh giá thấp phản xạ trên chi tiết bóng; góc, màu laser và phơi sáng đều quan trọng.
- Bỏ qua hiệu chuẩn đúng giữa cảm biến, băng tải và robot.
- Chọn 3D khi 2D với chiếu sáng đúng giải quyết đơn giản hơn.
Hỏi đáp
Câu hỏi thường gặp
Khi nào cần 3D thay vì 2D?
Khi thông tin nằm ở chiều cao hoặc hình dạng (móp, chiều cao keo, đồng phẳng, thể tích) hoặc khi sản phẩm không ở vị trí cố định cho robot. Nếu chiếu sáng tốt tạo tương phản 2D rõ, 2D thường đơn giản và nhanh hơn.
Vì sao dùng hai profiler?
Để tránh che khuất: mỗi cảm biến thấy vùng bị che với cảm biến kia, dữ liệu được ghép thành một bản đồ chiều cao.
Laser có an toàn không?
Profiler công nghiệp dùng cấp laser xác định. Cấp thấp cần ít bảo vệ; cấp cao cần che chắn và dán nhãn. Chúng tôi thiết kế trạm phù hợp với cấp laser.
Laser đỏ hay xanh lam?
Laser xanh lam thường tốt hơn trên kim loại bóng, vật liệu hữu cơ và vật nóng phát sáng; laser đỏ hợp nhiều bề mặt thông thường.
Cảm biến 3D đo được sản phẩm chuyển động không?
Profiler laser cần chuyển động để quét. Stereo và ToF chụp cảnh chuyển động ở tốc độ video; ánh sáng cấu trúc thường cần cảnh đứng yên.
Tiếp tục khám phá
Linh kiện liên quan
Đo lường quang họcĐo xuyên tia telecentric, đo dịch chuyển & đo bằng hình ảnhPhần mềm thị giácCông cụ không cần lập trình, SDK, học sâu, xử lý 3DBộ điều khiển thị giácBộ điều khiển nhúng, IPC, GPU biên, card thu hìnhGiải pháp theo ngànhĐiểm kiểm tra theo ngành
Chưa chắc cấu hình nào phù hợp?
Gửi sản phẩm và yêu cầu cho chúng tôi — kỹ sư sẽ thử trên mẫu thật và đề xuất cấu hình.