什么是 3D 激光三角測(cè)量？顧名思義，該技術(shù)使用三角計(jì)算從投射到物體上的激光線（或激光點(diǎn)）的圖像計(jì)算物體的高度。

圖片來源：Teledyne DALSA

您能否解釋一下，在過去二十年里，3D視覺技術(shù)發(fā)生了怎樣的變化？

像其他各種技術(shù)一樣，3D激光斷面儀也受益于更高速度下的密度增加、占地面積減少和微芯片集成水平提高。更高的速度、更大的帶有專用微處理器的FPGA和低功率、小尺寸的激光器使3D激光剖面儀更容易被用于一些在線檢測(cè)應(yīng)用。

為什么一維（線掃描）和二維（面積成像）在15年前主導(dǎo)了整個(gè)行業(yè)？

一維和二維成像傳感器繼續(xù)蓬勃發(fā)展，因?yàn)檫@些是3D激光傳感器的核心構(gòu)件之一。例如，具有集成圖像增強(qiáng)功能的高幀率圖像傳感器使3D激光測(cè)繪儀能夠提供更高的分辨率和更高的可靠性。

是什么讓3D技術(shù)比這些平臺(tái)更有優(yōu)勢(shì)？

圖像傳感器的質(zhì)量和速度、嵌入式視覺、FPGA、激光器、光學(xué)器件和智能系統(tǒng)的平行進(jìn)步，使3D成像成為今天更可行的選擇。3D成像技術(shù)現(xiàn)在成本低、可靠、可重復(fù)、易于實(shí)施，并在各種高要求的應(yīng)用中得到驗(yàn)證。雖然一維和二維仍在廣泛使用，但3D現(xiàn)在幾乎在所有情況下都能為決策矩陣增加寶貴的信息。

為了獲得更好的結(jié)果，應(yīng)用通常結(jié)合一維、二維和3D相機(jī)和傳感器，以獲得更多關(guān)于物體的信息，作為決策的基礎(chǔ)。更好的決策可以推動(dòng)效率，減少浪費(fèi)，并提高利潤(rùn)率。

Teledyne提供哪些3D激光三角測(cè)量平臺(tái)？與消費(fèi)者可獲得的類似設(shè)備相比，這些設(shè)備如何？

圖片來源：Teledyne DALSA

Z-Trak2?系列3D激光測(cè)繪儀采用Teledyne的3D圖像傳感器技術(shù)。Z-Trak2 S2K0系列具有45,000赫茲剖面和5GigE Vision接口，針對(duì)高速、在線3D測(cè)量應(yīng)用，而Z-Trak2 V2K0系列具有10,000赫茲剖面率和1GigE接口，針對(duì)成本敏感的在線測(cè)量應(yīng)用。

此外，Z-Trak2系列具有基于硬件的實(shí)時(shí)輪廓采集和處理功能，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，同時(shí)最大限度地減少了處理開銷。憑借其單次掃描的HDR，Z-Trak2可以掃描不同反射率的表面，它避免了使用不同曝光時(shí)間的多次掃描來捕捉表面細(xì)節(jié)時(shí)所需要的復(fù)雜的圖像對(duì)齊和圖像拼接。

單線多傳感器同步及其通過組合不同類型的多個(gè)Z-Traks來創(chuàng)建一個(gè)共同的測(cè)量空間的能力，確保了強(qiáng)大、可靠和可重復(fù)的結(jié)果。

您能解釋一下3D激光三角測(cè)量法是如何建立圖像的嗎？

一個(gè)典型的3D激光剖面儀使用激光線和二維圖像傳感器之間的三角關(guān)系來進(jìn)行測(cè)量。3D激光斷面儀包含一個(gè)激光器，與圖像傳感器的距離是已知的；圖像傳感器相對(duì)于激光器傾斜了一個(gè)已知的角度。

傳感器上成像的激光線的距離、角度和位置被用來計(jì)算物體沿激光線的高度（Z）和寬度（X）。兩個(gè)連續(xù)輪廓之間的已知位移提供了沿運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度（Y）。

這項(xiàng)技術(shù)是如何保持低成本的？

集成式激光三角剖面儀更容易使用和設(shè)置，不需要對(duì)操作員進(jìn)行專門的培訓(xùn)就能得到結(jié)果。例如，所有的Z-Trak2型號(hào)在出廠前都經(jīng)過校準(zhǔn)，以世界測(cè)量單位輸出高度和寬度。

此外，所有Z-Trak2型號(hào)都使用標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)成電纜和網(wǎng)絡(luò)組件，以建立成本效益高的3D測(cè)量系統(tǒng)。為了進(jìn)一步降低總擁有成本，Teledyne DALSA還在使用Z-Trak1或Z-Trak2時(shí)提供免費(fèi)的Sherlock 8軟件許可（一種經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證的點(diǎn)選式機(jī)器視覺軟件包，適用于工廠車間應(yīng)用）。

您能解釋一下高速CMOS傳感器的進(jìn)步與FPGA和強(qiáng)大的嵌入式系統(tǒng)的結(jié)合是如何推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)的？

高性能CMOS圖像傳感器提供了高幀率和片上功能，如HDR、分選和多AOIs。高幀率/剖面率使3D剖面儀能夠以更高的分辨率掃描快速移動(dòng)的物體，而不會(huì)降低生產(chǎn)線的速度。當(dāng)與FPGA結(jié)合時(shí)，剖析器可以從各種預(yù)處理步驟中卸載處理器，同時(shí)以確定的方式提供結(jié)果。

在不影響精度的情況下，3D激光三角測(cè)量法可以在什么范圍內(nèi)操作？

利用這項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)廣泛的光學(xué)排列，而不必改變處理結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)單地改變機(jī)械和光學(xué)設(shè)計(jì)以獲得不同的分辨率，可以從幾米下降到5微米。

為什么用戶現(xiàn)在越來越多地轉(zhuǎn)向這種技術(shù)？

成本的降低、速度的提高、部署和維護(hù)的方便，使3D剖面儀得到更廣泛的接受。幾乎所有的機(jī)器視覺應(yīng)用都可以使用在線高度、寬度和長(zhǎng)度測(cè)量來提高產(chǎn)品質(zhì)量和減少浪費(fèi)。

圖片來源：Teledyne DALSA

是什么使這項(xiàng)技術(shù)易于集成，為什么會(huì)有這樣的優(yōu)勢(shì)？

像Z-Trak2這樣的集成激光三角測(cè)量?jī)x包括一個(gè)激光器、一個(gè)二維圖像傳感器、鏡頭和過濾器，這些都是在工廠校準(zhǔn)過的。它們的目標(biāo)是易于使用和低維護(hù)，因?yàn)樗鼈儾恍枰貏e的操作員培訓(xùn)或任何現(xiàn)場(chǎng)重新校準(zhǔn)。

此外，一些輪廓傳感器，如Z-Trak2，使用標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)成電纜和網(wǎng)絡(luò)組件來建立成本效益高的3D測(cè)量系統(tǒng)。與第三方或?qū)Ｓ熊浖幕ゲ僮餍允拐献兊渺`活，并保留了對(duì)軟件工具的投資。為了幫助進(jìn)一步降低擁有成本，Teledyne DALSA提供免費(fèi)的Sherlock 8軟件許可。

如何利用人工智能來推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)？

現(xiàn)代電子技術(shù)和人工智能（AI）的發(fā)展，使系統(tǒng)變得更加強(qiáng)大，而且成本合理。例如，我們的Z-Trak系列剖面儀在輸出剖面圖的同時(shí)也輸出強(qiáng)度數(shù)據(jù)。通過結(jié)合這些數(shù)據(jù)，人工智能模型可以對(duì)不同的缺陷進(jìn)行分類。

3D激光三角測(cè)量法有哪些缺點(diǎn)？Teledyne是如何解決這些問題的？

剖析儀中使用的三角測(cè)量設(shè)置會(huì)產(chǎn)生遮擋，因?yàn)榧す夂蛨D像傳感器總是相互成一個(gè)角度。Teledyne DALSA能夠?qū)⒍嗯_(tái)Z-Trak輪廓儀結(jié)合起來，從不同角度掃描物體，以消除遮擋現(xiàn)象。激光斑點(diǎn)也是一個(gè)挑戰(zhàn)，它是激光器本身產(chǎn)生的固有噪聲，降低了系統(tǒng)的分辨率。