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3D是three-dimensional的縮寫,所謂3D檢測，就是三維（x、y、z）檢測，通過傳感器等設備采集被測物的全部坐標數(shù)據(jù)（長、寬、高），然后通過一系列的算法、程序等對采集數(shù)據(jù)進行分析，輸出檢測結果。

智能制造領域的3D檢測對象主要是工業(yè)制造品為主，行業(yè)分類例如手機、汽車、新能源等行業(yè)，具體檢測對象例如手機殼、發(fā)動機、鋰電池……

主要特點：

1、精度要求高，精度要求在0.003~0.1mm之間。

2、在線全檢，穩(wěn)定性要求高，適宜于在線實時檢測，取代離線抽檢。

例如：手機殼3D掃描，3D線激光傳感器與檢測品相對運動，輸出點云數(shù)據(jù)或?qū)獔D。

工業(yè)檢測的歷史比較久遠，檢測的方法也比較多，比如游標卡尺、高度計、面型相機、投影儀、2D輪廓測量儀……

為什么需要3D在線檢測？

1、市場層面：客戶要求越來越高，高度是非常重要的檢測變量和判斷依據(jù)，原有的1D或2D檢測向3D檢測轉(zhuǎn)換；3D的檢測需求量逐漸上升，特別要求在線對每個產(chǎn)品進行實時檢測以及人員成本的不斷提高。

2、技術層面：3D檢測可以代替1D和2D檢測，并且完成之前做不到的檢測，3D檢測是大勢所趨。

一、3D線激光傳感器基本原理圖

3D線激光傳感器是采用三角法原理進行數(shù)據(jù)采集和分析，線激光照在檢測品上，由CMOS芯片接收并處理，輸出千兆以太網(wǎng)信號。

二、如何正確選擇3D線激光傳感器

1、3D線激光傳感器基本物理參數(shù)

首先根據(jù)應用檢測品的尺寸，選擇傳感器的激光線長度FOV（對應檢測品的最大寬度）和檢測范圍MR（對應檢測品的最大高度），并根據(jù)應用留有足夠的余量。

2、3D線激光傳感器基本性能參數(shù)

其次，根據(jù)應用需求和客戶要求實現(xiàn)的目標，選擇X(寬度方向)和Z(高度方向)的分辨率以及檢測頻率或掃描速度，重點注意以下事項：

X（寬度方向）：激光線輪廓點數(shù)與傳感器內(nèi)部的CMOS芯片像素有根本關系，例如30萬像素CMOS芯片標準是640*480，寬度方向是640點，假設激光線長度FOV是30mm，X（寬度方向）分辨率是0.047（30/640）mm，如果進行軟件插補到1920點，X（寬度方向）分辨率是0.016（30/1920）mm，從數(shù)值上提高很多，但在實際測量過程中是虛假數(shù)據(jù)，嚴重影響測量精度，硬件是數(shù)據(jù)可靠的基礎。

Z（高度方向）：Z的分辨率廠家標注都很高，如何在實際過程中有意義？Z的分辨率可以分為理論分辨率和實際分辨率，理論分辨率對實際應用沒有任何意義，只是宣傳的噱頭，實際分辨率才有應用意義。檢測方法也很簡單，采用一個硬質(zhì)平板，激光線照在靜止的平板上，在軟件界面上看每點跳動量，跳動量的平均值就是實際Z分辨率。

3、實際樣品測試以及現(xiàn)場驗證

無論采取什么措施，實際樣品驗證是最關鍵，特別對掃描速度的影響。最高掃描速度都是在特定實驗條件下取得的，實際情況下是不可能滿足該條件，對于項目實施一定要以實際測試為準，而且建議采用標準樣塊進行精度驗證。

三、手機行業(yè)檢測應用

手機在生產(chǎn)過程中，需要部件的檢測、裝配以及每個工序質(zhì)量的檢驗，才能實現(xiàn)高質(zhì)量產(chǎn)品，其中電池異物的檢測；手機蓋內(nèi)螺絲有無、高度以及平面度檢測；點膠前的軌跡引導以及點膠后膠體質(zhì)量的檢測；攝像模組的檢測等等都需要對每個部件在線測量和分析，指導生產(chǎn)，否則不合適裝配尺寸都會影響手機外觀和性能質(zhì)量。

涂膠檢測：在手機四周邊緣上進行涂膠可以分為二大應用。

點膠引導：由于殼體四周邊緣位置寬度很小，點膠寬度小于0.5mm，高度小于0.5mm，因此在點膠前必須保證殼體位置準確，而且放置高度均勻一致，才能避免點膠機點膠超出殼體邊緣。點膠引導由于機械的不同，主要有二種方式：

點膠機攜帶3D激光傳感器沿著殼體四種運動，輸出引導軌跡。優(yōu)點是軟件相對簡單，缺點是機械運動復雜。

點膠機平行移動，軟件進行拼接，輸出引導軌跡。優(yōu)點是機械相對簡單，缺點是拼接軟件復雜。

2）點膠后膠的質(zhì)量檢測：

通過測量膠寬、膠高和膠面積，推算膠量，判斷斷膠、溢膠、少膠和膠偏等缺陷。在早期，采用2D檢測，沒有高度數(shù)據(jù)，只有寬度數(shù)據(jù)，很難準確衡量點膠質(zhì)量，采用3D傳感器可有效解決這些問題，并快速用于生產(chǎn)。

但在實際過程中，膠有各種型號和顏色，例如白色、黑色等，也有透明和非透明之分。這需要根據(jù)客戶要求進行選擇，如果只是定性判斷點膠質(zhì)量以及缺陷，相對簡單；如果定量判斷，需要根據(jù)精度、膠的特性以及透明程度進行總體衡量，總之以客戶需求為準則，選擇合適3D產(chǎn)品。

電池倉異物檢測：

電池倉異物包括金屬物體、生產(chǎn)過程塑料件以及較大的灰塵顆粒等等，這些嚴重影響裝配質(zhì)量，特別是金屬物體會造成電池短路，影響廠家聲譽。我們以技術要求：最小顆粒尺寸0.5*0.5*0.3mm為例，說明如何正確選擇3D線激光傳感器。X（寬度方向）最小尺寸0.5mm，以2倍為原則，X分辨率是0.25mm；Z（高度方向）最小尺寸0.5mm，以5-10倍為原則，Z分辨率是0.1-0.05mm；殼體最大寬度80-100mm，對照正控產(chǎn)品選擇型號LV100，其他參數(shù)均滿足LV100參數(shù)，經(jīng)過實際現(xiàn)場測試和驗證，確定采用LV100線激光傳感器。

總體來說，3D線激光傳感器為了滿足現(xiàn)場在線實時采集要求，正朝著高速、滿足復雜物體表面特性發(fā)展，設備商集成各種傳感器，萬物互聯(lián)是大勢所趨。