机器视觉是工业质量智能控制的重要手段。一套智能的机器视觉系统通常包含图像采集硬件设备和图像处理软件。随着中国工业4.0的开启，中国智能制造的需求上升推动，机器视觉发展呈现指数上涨，进入行业发展的成长期。3D视觉细分领域的数据表现亮眼，值得关注。2019年，中国主要3D视觉设备销量同比增长23.2%，在整个智能图像处理行业增长速度最快。相比2D视觉，3D视觉为智能制造提供了更多维的信息采集于分析，满足了更多行业的应用场景。 上海美城智能致力于为客户提供3D视觉应用解决方案，并与国际一线3D视觉品牌如LMI保持了良好的合作关系。接下来文章以加拿大LMI 公司生产的Gocator 3D智能传感器为例解析3D视觉系统在消费电子行业和汽车轮胎行业智能检测方向的技术和应用。

电子消费行业产品零部件3D检测应用

   随着智能手机的多元化发展，手机需要拥有越来越多的功能，伴随的是手机高集成的工艺问题，一个完整的手机需要各种大大小小的零件组装。这就要求在前期设计图纸的时候，尽量做到手机内部结构的高利用和高精简。

   通常在手机零件还未组装之前，手机厂商需要对手机中框进行检测。中框是手机屏幕和后盖中间承载内部各种组件的框架。手机电池、主板、摄像头、排线等零部件都是安装在这个金属骨架上。

   为了提高手机的品质管控，手机的中框需经多次处理，因此工厂需要对手机中框的结构进行检测。依托现有技术，工厂通常会在CNC加工后对其采用的三次元、光学影像仪等进行尺寸检测。然而，上述检测会受离线效率低、人为的不确定性等因素影响从而使检测结果出现偏差。如何快速、高效地进行在线质量控制检测是行业检测痛点。下面内容将聚焦3D检测解决方案，介绍一种基于LMI Technologies的Gocator 2530传感器检测手机中框的应用方案。

LMIGocator 2530

   Gocator2350线激光轮廓传感器的扫描速度达10kHZ以及扫描视野达100mm，能够完美的执行三维检测。采用定制的200万像素成像技术、优化的光学设计和蓝色激光，使G2530在扫描有光泽和低对比度物体表面上能够获得更清晰、高重复性以及可靠的3D数据，适用于手机中框检测、SMI卡托检测，手机胶路检测、卡槽Pin角检测、充电器焊点高度检测等。

   Gocator 2530线激光轮廓传感器的视野范围更大，使用一个传感器即可扫描完整的目标物，例如手机中框检测，可以做到用一台替代三台拼接方案的效果，简化3D算法复杂度的同时大大降低了检测方案的难度和经济成本。

   Gocator 2530传感器扫描手机中框可生成高分辨3D扫描数据，丰富的内置测量工具检测平整度、圆孔、间隙、面差和断差，满足了手机零部件检测的多种需求。

手机中框孔位检测

手机中框平整度检测

汽车轮胎3D检测应用

   轮胎是汽车的重要零部件，其发展受汽车行业发展影响。近年，随着中国产业结构调整、着力发展新能源等政策的出台，中国新能源汽车产品量有了新的突破，中国轮胎市场同比增速有所突破，由负转正，保持在2%-3%，产品趋向高端化。轮胎制造是一项复杂的工艺，包括了许多步骤，在整个制造过程中对质量控制有严格的要求。轮胎的质量控制需要检测许多部件，每个部件都必须在精准的位置并且符合规格要求：对于半成品轮胎，需要检测其几何形状和位置以及生产过程中各种尺寸；对于成品轮胎，需要检测轮胎花纹表面凸起和凹坑等缺陷，以及轮胎表面OCR字体。

汽车轮胎检测的难点在于：对比度低、黑色材质、复杂几何形状等。2D视觉的劣势在于很难通过打光来突出黑色特征，并且光源在热粘橡胶下会被污染。此外，2D视觉无法测量基于3D形状的特征。而3D 检测突出应用点包括：检测胎面轮廓、轮胎均匀性、胶条层压、轮胎卷筒、橡胶展开、橡胶挤出性能分析、识别轮胎侧壁上排序代码和点码（DOT-CODE）。

橡胶挤出断面轮廓

   轮胎胎面和侧壁穿过挤压机。Gocator三维传感器扫描和测量橡胶网挤出的凹槽图案、几何形状和位置。Gocator支持在单次设置中检查多个凹槽。凹槽测量不受跟传感器相对的表面角度变化的影响。

   Gocator传感器内部软件集成了凹槽测量工具，可以实时测量包括长度、宽度、高度、深度、角度、定点位置、凹槽尺寸等特征。

轮胎帘布层检测

   Gocator传感器扫描构成轮胎帘布层的关键部件是否缺件，检查其宽度和位置重叠；为了扫描比较宽的目标物，例如轮胎帘布层（可达1米宽），多个Gocator传感器并排安装在橡胶网上，在保证高分辨下拓宽了传感器的视野，实现完整的高分辨率轮廓分析。

   Gocator扫描到橡胶中的凸起线，作为引导和定位构成轮胎帘布的图层或橡胶材料的参考点；

轮胎构成检测

   当轮胎的各种橡胶带缠绕在轮胎圆鼓上时，Gocator会扫描橡胶带的边缘以确保其在正确位置，并识别橡胶中的缺陷。Gocator提供了多种内置测量工具用于橡胶带位置检测-包括多凹槽位置，深度测量监控和自动校准，无需额外的软件开发。

   Gocator可检测接头和拼接问题，如间隙、错误重叠、折角和材料皱褶。Gocator甚至可以存储多种几何配置。

成品轮胎检测

   成品轮胎几何系统需要完整的3D数据，以确保100%的质量检测。

   花纹检测：成品胎表面花纹的好坏直接会影响轮胎的刹车效果和使用寿命，所以轮胎出厂前都会对轮胎表面的花纹缺陷进行检测。

   不圆度检测（径向和侧向跳动）：Gocator扫描胎面，确保从车轮的中间点到边缘任意一点的半径一致（径向跳动），并且轮胎在旋转时（侧向跳动）没有侧向运动或“摇晃”。

   鼓包和凹陷检测：Gocator可在轮胎胎面和侧壁检测小至25微米的鼓包和凹陷，具有亚毫米级的精度和可靠性。

轮胎DOT代码识别

   Gocator通过扫描轮胎生成高度图，用于轮胎侧壁上的DOT码识别（如下图）。

   Gocator生成一张凸起字符的图像作为高度图。它自带的GenTL驱动程序将高度图数据发送到兼容的第三方软件，实现自动光学字符识别（OCR）（如下图）.

   借助LMI Technologies的FactorySmart 解决方案美城智能致力于为各个行业用户开发快速、准确且可信赖的3D智能检测技术，从而消除检测复杂性并降低实施成本，帮助客户提高生产效率和生产质量。