3Dレーザー三角測量テクノロジーはマシンビジョンに深みを与えることができます

センサーの品質と速度、組み込みビジョン、FPGA、レーザー、光学、インテリジェントシステムの同時開発により、3Dイメージングは今日より実行可能なオプションになっています。 Z-Trak2は、TeledyneImagingの3Dイメージセンサーテクノロジーに基づく3Dプロファイルセンサーシリーズです。 Z-Trak2 3Dプロファイルセンサーは、安定した5GigEインターフェースを介して高速オンライン検出方法を提供します。

3Dビジョンテクノロジーが主流になりつつあります-これは良いことです。技術の進歩とコスト削減により、3Dビジョンは、半導体や電子機器、電気自動車のバッテリー製造、自動車製造、食品製造、医薬品包装など、さまざまなアプリケーションや業界で使用できる技術になりました。人々は、製造の自動化、ロボットのガイダンス、品質管理の分野で3Dセンサーとプロファイラーを目にするでしょう。
以前は、3Dシステムの処理速度が遅すぎて生産に追いつかず、価格が高すぎ、構成が難しく、保守が容易ではありませんでした。対照的に、システム設計者は、（1D）および（2D）スキャンイメージング技術を使用して、複雑なカメラおよび照明構成で検査を実行し、ソフトウェアを使用して深度情報を計算します。
センサーの品質と速度、組み込みビジョン、FPGA、レーザー、光学、インテリジェントシステムの同時開発により、3Dイメージングは今日より実行可能なオプションになっています。現在の3Dイメージング技術は、低コスト、信頼性、再現性、および実装が容易であるという利点があり、さまざまな要求の厳しいアプリケーションで実証されています。 1Dおよび2Dテクノロジーは依然として広く使用されていますが、3Dテクノロジーは現在、ほとんどすべての状況で信頼できる代替手段を提供しています。
Z-Trak2は、TeledyneImagingの3Dイメージセンサーテクノロジーに基づく3Dプロファイルセンサーシリーズです。 Z-Trak2 3Dプロファイルセンサーは、安定した5GigEインターフェースを介して高速オンライン検出方法を提供します。
3Dレーザー三角測量技術
これを可能にする3Dイメージング技術の1つは、3Dレーザー三角測量です。このテクノロジーは長い間存在していましたが、最近まで進歩していません。キャリブレーションの複雑さ、スキャンレートの制限、必要な計算能力、およびオンサイトメンテナンスのコストのため、オンラインアプリケーションでの使用は制限されています。
一般的なレーザーラインプロファイラーでは、レーザーラインがオブジェクトに投影され、2D（エリア/マトリックス）イメージセンサーを使用して画像化されます。イメージセンサー上のレーザーフリンジの位置を決定した後、プロファイラーは、レーザーフリンジの光学的三角測量によって生成された横方向（X軸）と深さ（Z軸）の情報を提供します。レーザーラインに沿って生成されたXZペアのセットはプロファイルと呼ばれます。移動方向に沿った2つの連続する輪郭間の距離は、3番目の軸（Y）を構成します。このように対象物をスキャンすることにより、対象物の表面スキャン情報（X、Y、Z）を取得します。

パフォーマンスを達成する
高速CMOSイメージセンサーの技術的進歩と最新のFPGAの強力な機能により、高速で信頼性の高い組み込みシステムにより、3Dプロファイルセンサー（特定の測定範囲）がより広い視野と前例のない高速のハイダイナミックレンジを提供できるようになります。イメージング（HDR）。 3D輪郭センサーは、拡散反射および鏡面反射構成のサポートなどのさまざまな機能と、5 GigEなどの高速データ伝送インターフェイスを統合することにより、今日のオンライン3Dマシンビジョンアプリケーションによってもたらされる課題に適切に対処できます。これらのセンサーは、幅広い光学配置を備え、スケーラブルな処理アーキテクチャを使用し、数ミクロンという低い高さと幅の解像度を提供します。
使いやすさと統合の向上
統合されたレーザー三角測量プロファイラーは、使用とセットアップがより便利であり、特別な照明の配置を必要としません。プロファイラー設計のさまざまなコンポーネント（イメージセンサー、レーザー機能、光路、機械的および電子的コンポーネント）のバランスをうまくとることにより、比較的低コストで正確な測定結果を得ることができます。
プロファイラーの信頼性が高まり、テクノロジーが成熟するにつれて、ユーザーはプロファイラーを優先テクノロジーとして選択する意欲が高まる可能性があります。たとえば、レーザー三角測量技術は、振動に対する優れた耐性を備えています。スキャンを通じて、小さな振動がレーザースペックルによって生成される全体的なノイズを減らすのに役立ちます。
巧妙なアーキテクチャ設計により、処理モジュール（人工知能、ピクセル処理、スマートセンサーなど）を追加することで、システムの機能をさらに向上させることができます。
幅広いアプリケーション向けのシステム設計
現在、レーザープロファイラーは、表面反射の程度が異なっていても、HDR機能と反射除去アルゴリズムを組み合わせてオブジェクトの特徴を測定します。人間の目に安全な赤色レーザーに加えて、表面反射率が強い、または赤色レーザーから見えない物体のスキャンに適した青色レーザー構成のモデルも利用できます。
最新の電子技術と人工知能（AI）技術の開発により、システムはより強力になり、コストは妥当な範囲内に保たれました。単一の3Dプロファイルセンサーの視野が要件を満たせないアプリケーションの場合、ユーザーは複数の3Dプロファイラーを組み合わせて同時に検出したり、オブジェクトを360°で検査する必要があるときに複数の3Dプロファイラーを使用したりできます。
マルチセンサーデバイスの例
このようなアプリケーションの例には、大きな木製パネル、金属、石膏ボード、プラスチック、およびさまざまなプレス部品の検査が含まれます。両側に非対称の特徴があるスタンピングには、オブジェクトの周囲に複数のセンサーが必要です。これには、生成された3D画像が現実的な方法でオブジェクトを表現できるように、すべてのセンサーを適切な方法で構成する必要があります。これを実現するには、すべてのセンサーを正確に同期して、簡単に測定できるように結合された画像を生成する必要があります。
車のタイヤの3D検出は、3Dプロファイルセンサーを使用する典型的なアプリケーションです。
考慮すべき制限およびその他の問題
3Dレーザー三角測量技術は、パフォーマンス、コスト、および使いやすさの点で大きな進歩を遂げましたが、システム統合を成功させるために考慮する必要のあるいくつかの問題がまだあります。レーザー三角測量には視角が必要なため、通常はオクルージョンが問題になります。オクルージョンは、幾何学的な三角測量によって引き起こされるプロファイラーの位置決め角度によって生成される影です。 1つの解決策は、1つまたは2つのレーザーと複数のカメラを使用することです。センサーは、システムの全体的な速度とパフォーマンスを制限する場合もあります。レーザースペックルも課題です。これは、レーザー自体によって生成される固有のノイズであり、システムの解像度を低下させます。
主な市場とアプリケーション
それでもなお、3Dレーザー三角測量技術に基づくシステムは、電子機器や半導体の製造、ロボット工学、自動車製造、一般的なファクトリーオートメーションなど、多くの市場セグメントでのオンライン高さ測定など、さまざまなアプリケーションに適しています。

業界
オンラインテスト
体積測定
ロボットガイダンス
ギャップとステップの測定
表面検査
 
電子
切りくず線検出
BGAおよびマイクロBGAテスト
はんだペースト検査
PCBベアボードとアセンブリボードの検査
 
マシンビジョン
部品検査
部品認識
インプリントOCR
エンボスバーコード
ビード検出
グラブアンドプレース
木材および木材の検査
角度測定

お気に入りかも