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線激光3D相機的主要問題及相應的解決方法

日期:2020-06-05 來源:币游国际

線激光掃描在工業視覺檢測中應用廣泛,比方說連接器Pin針檢測、平整度檢測、直線度檢測等,但是線激光掃描的3D相機也存在它自身的一些問題,以下就這些主要問題及相應的解決方法做簡要描述:

線激光3D相機的主要問題及相應的解決方法_heydanbo.com

1.  在傳感器係統方麵:

(1) 入射光束的焦深限製: 一般的高斯光束聚焦為入射光時, 會出現光斑尺寸隨測量範圍變大而離焦變大的情況, 使係統很難滿足高分辨率和大測量範圍的要求。當采用CCD 為檢測器時, 相應的改進方法是采用重心法取CCD 輸出矩形脈衝的中心位置; 而采用PSD為檢測器時可以較好的避免光斑形狀的影響, 但仍會影響係統的分辨率。在部分文獻中提出采用無衍射光束作為光源解決這個問題。

(2) 光學係統的像差使得物體上任一點發出的光束通過光學係統後, 不能匯聚於一點, 而是形成一個彌散斑或者使像不能嚴格表現出原物的形狀。相應的改進方法是在接收透鏡的設計中考慮像差的因素。

(3) 非線性的輸入和輸出之間的關係。改進的方法有, 通過較優的標定方法製作查找表, 之後在測量過程中查表得到具體的物體位移值。

2.  在待測物體方麵:

(1) 由於被測表麵傾斜產生的陰影和死區對測量產生的影響, 相應的方法有,采用聲光調製器(AOD) 發出的衍射光從兩個方向對被測物進行掃描的雙向掃描三角測量法, 使用單光源, 雙檢測器, 最後進行數據融合的激光雙三角法。

(2) 由於被測表麵的階越, 比如孔或者縫, 使得傳感器無法接受到反射或漫反射光。解決方法有采用旋轉對稱性的光學三角傳感器。

(3) 被測麵由於顏色、材料、粗糙度、光學性質以及表麵形狀等方麵的差異導致同一光源入射時, 物體表麵對光的反射和吸收程度不同, 特別是由於物體表麵的粗糙度和折射率等因素引起的成像光斑或光條有像差。改進的方法有, 使測量工作平麵(由傳感器的入射透鏡和接收透鏡的光軸決定的平麵) 平行於待測表麵的紋理, 可接受到足夠的光強, 有利於提高測量分辨率。

(4) 高度鏡麵反射使得像點會被散斑噪聲腐蝕。解決方法, 1) 在金屬表麵噴上一層不光滑的塗料降低金屬表麵的反射率; 2) 采用線性偏振光作為光源, 利用了線性偏振光的參數隨著金屬表麵的鏡麵反射改變的現象。

3.  在外界環境影響方麵:

(1) 溫度, 濕度和機械振動等環境噪聲, 會影響三角測量法中的係統參數。除了通過較好的標定方法提高係統的精度, 還可以采用雙無衍射光束作為光源提高係統的抗噪性; 采用完全對稱雙麵雙光路係統設計。

(2) 外界和環境光線的幹擾, 解決方法有采用PSD檢測器時使用調製法電路; 使用偏振光為光源; 使用窄帶濾光片隔離環境光。

根據激光三角法的問題以及改進, 作者認為激光三角測量的發展趨勢主要可以概括為以下幾個方麵:

(1) 通過引入新的光學器件、先進的傳感器技術以及精確的測量算法, 不斷提高其測量精度和測量速度, 同時進一步增強測量係統的穩健性;

(2) 改進係統的硬件架構, 如采用多傳感器信息融合, 通過多光源,多傳感器的信息融合, 更好的實現深度信息獲取;

(3) 通過和智能控製係統的聯合, 同時開發更好更快的處理算法, 以求最大程度的實現光電三角法的柔性測量。



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