一、引言

随着智能制造理念在工业领域的不断深入，机器视觉行业在近年来飞速发展，机器人的大量使用已然成为自动化领域现阶段的普遍趋势，自动化检测设备相比人工，能够更加持续、稳定的实现产品在线质量监控，可以为企业提供更加详尽、量化的生产数据，使得产品质量得到更有力的保障的同时，通过生产数据分析，优化生产工艺，提高产品质量，降低制程损耗，为企业带来更丰厚的利润空间。

传统的2D视觉方案当前已在众多行业中得到广泛的应用，逐渐趋向成熟，但随着消费端日益严苛的需求，产品的生产工艺也越发精益求精，衍生出越来越多的三维空间定位、测量、缺陷检测的应用需求，2D视觉方案无法实现，因此，3D视觉检测方案应运而生。

相比于2D视觉，3D视觉方案具备以下优势：

a. 3D视觉可以输出X/Y/Z三维数据，相比2D视觉的X/Y平面数据多了空间深度维度；

b. 3D视觉产品内置“光源”，并且配备窄带滤光片，不需要额外补光的同时，能够最大程度屏蔽外界环境光干扰，而2D视觉普遍依赖定制化打光方案；

c. 3D视觉不依赖被测物的颜色和对比度，2D视觉通常需要通过打光方案提升局部特征的对比度；

d. 3D视觉不需要高精度的工装治具辅助，适应来料自由度较高的工况；

e. 2D视觉无法实现完全的机器人自动化，必须依赖3D视觉；

目前，海康机器人3D产品线布局的两个产品系列，分别为3D激光轮廓传感器系列和RGBD双目立体相机系列，3D激光轮廓传感器主要应用于高速、在线、非接触式三维检测场景，RGBD双目立体相机主要应用于机械臂自动化场景，配合机械手臂进行上下料、拆码垛等自动化应用。

本篇文章主要介绍线激光立体相机的技术原理、相关产品，结合实际应用案例展示3D轮廓传感器在工业自动化领域中的应用。

二、技术原理及产品

3D激光轮廓传感器是基于三角测量法，由图像采集模块采集被测物表面漫反射的激光线，通过硬件内置的高精度图像处理算法，计算出被测物表面的三维轮廓数据，通过移动机构带动相机或被测物体进行相对位置移动，执行扫描过程后，相机输出的高频轮廓数据按照固定间隔拼接，即可形成一幅完整的3D点云数据，进而还原目标物体三维空间信息。

海康机器人3D轮廓传感器产品采用高速率图像采集芯片和强大的算法处理芯片，在实时采集被测物表面的激光线图像的基础上，依赖内部强大的逻辑算力资源，在相机内部完成3D数据的运算，进而通过千兆网数据传输接口，实时输出3D点云数据。

DP2300系列3D激光轮廓传感器详细参数如下：

产品特性：

集成化设计，内置3D算法，不依赖PC资源即可获得高频3D数据，简化系统配置；

依托高性能逻辑运算芯片，进行高速率并行运算，点云输出帧率最高可达10K Hz；

支持宽动态模式，完美应对高对比度材质的点云成像，场景兼容性更强；

内置数据滤波、填充、插值、边缘延拓多种后处理功能，减少后端数据处理复杂度和耗时，提高3D视觉方案的流畅性和稳定性；

支持轮廓、点云、深度图、亮度图输出，为后端软件方案提供丰富的数据源；

支持行/帧/行+帧多种触发模式，实现高速运动场景实现精准采集；

不止于此，在工业自动化视觉检测应用中，2D视觉与3D视觉相辅相成，2D视觉实现定位、测量、读码、缺陷检测等功能，3D视觉作为强有力的补充，在此基础上，增加平面度、段差、深度缺陷、立体角度、体积测量等三维测量功能。

海康机器人在如上系列化硬件产品的基础上，基于Vision Master算法平台，扩展了3D测量算子，继承平台软件图形化交互、流程化编辑、可视化配置的特点，集成图像采集、图像处理、数据分析、通讯等功能于一体，通过图形工具流程化组合，即可实现3D测量方案的搭建，让3D视觉方案变得更简单、易用。

三、行业应用

●3C行业

器件公差管控、结构件全尺寸测量以及产品logo检测都决定着整机成品的质量。

手机摄像头模组护罩共面度/段差测量：

●PCB行业

PCBA：器件有无/高度/平整度、弹片高度、螺钉浮高等

                         手机PCBA组件检测效果图                        

●锂电行业

焊接前：焊缝间隙、段差测量；

焊接后：焊接缺陷检测（爆点、凹坑、虚焊、断焊、偏位等）；

外壳尺寸测量&缺陷检测：极柱高度、共面度、顶盖平整度、6面缺陷检测（凹坑、凸起、划痕、气泡等）

方壳电池检测效果

四、总结

海康机器人3D激光轮廓传感器、VM 3D算法平台产品，旨在为客户提供更优质的软硬件产品，在常规的2D视觉方案基础上，进一步通过3D相机采集的三维数据和模块化算法丹云，进行三维测量方案的搭建和数据分析，实现在线、非接触式3D测量，提升设备在线检测价值，提高生产良率和检测效率。