1.应用背景

　　机器视觉的检测在连接器行业的应用已经非常普遍，随着连接器结构或功能的革新，一些传统的检测方式已经无法满足检测功能，比如，检测部位被遮挡、检测部位内藏式、检测部位为阵列式(前排挡住后排)等等，这些产品在结构设计时就已决定传统2D的检测模式无法完成检测。然而，3D检测方式完全可以解决这些困扰，如图1，3D可检测内藏式的产品。

图1 检测部位为内藏式的产品3D检测

　　2. 3D检测原理及慧眼LS3D产品特点
　　2.1  3D检测的检测原理
　　Laser激光扫描的同时，相机取像处理，运动过程中截取产品的轮廓后建模处理，分析建模后的图像用于进行数据处理（如图2所示）

图2 3D检测原理　

　　2.2  慧眼LS3D的产品特点

图3 慧眼LS3D产品

　　①安装方便。只需要锁上4个螺丝（如图4所示）。
　　原因：慧眼LS3D内置运动系统，无需考虑外部加装运动机构驱动扫描，即装即用。
　　相对于传统3D进行对比，令人恐惧的设计工作量，如图5所示：传感器（分辨率、帧率）、通讯协议（数据位数、格式、通讯端口）、马达控制（速度、位置）、编码器（绝对型、增量型、电压）、导轨选型（行程、螺距）、安装（基准、机械干涉、光线干涉）、软件（界面、数据判断统计）等等这些，对后期的安装调试来说也是具有很大的工作量。

图4 慧眼LS3D安装图

图5 传统3D的设计工作量

　　②光源固定，节省光源选择的工作量。
　　慧眼LS3D的光源固定为Laser激光（如图6所示）。图7为传统的机器视觉检测时需要考虑到光源选择，现已完全省去光源的选型困扰。

图6 Laser激光     

图7 传动机器视觉检测的光源选择

　　③可灵活设定的扫描的行程范围。LS3D可通过软件控制马达运动起点和运动终点。

图8 慧眼LS3D扫描行程范围图示

　　④优化景深。远心光路的设计可优化景深，最大景深可达5mm

图9 传动3D与慧眼LS3D的景深效果

　　3. 应用领域及前景展望
　　3.1 为什么说是为连接器行业量身定制的检测系统
　　①检测原理：SD卡的焊接需要贴合PCB板（如图10所示），慧眼LS3D的检测原理正符合这一测量要求，完全符合产品的实际使用效果。我们的检测方式为产品放置在透明的玻璃上，3D透过玻璃检测，此时产品所有的检测点相对于玻璃面为基准，同平面度的检测原理（如图11所示）。

图10 SD卡贴合PCB板

图11 平面度检测

　　②检测时间：扫描速度可达50mm/S，可以在整台设备的运行周期内完成3D扫描检测，以40mm的检测范围产品为例，检测完成时间为40÷50=0.8 S+加减速时间约0.2 S≈1 S。
　　③数据分析原理：扫描完整个产品后，以扫描轮廓进行建模，运动扫描后的建模效果色温图如图12表示，在分析所取得与玻璃面最近的点或最远点定为平面度数据。

图12 检测色温图

　　④检测精度：取产品的重复取放10次，重复取放的精度可高达0.01，完全适合常规规定0.08的共面度检测管控值。 
　　3.2 行业应用
　　连接器作为消费电子产品必须品，已广泛应用于连机器的尺寸测量，如共面度，位置度，高度，高度段差等等，下图为检测SD卡共面度的一个案列，检测内容为四周焊点的共面度及中间内藏焊板端子的共面度。
　　使用2D检测时，四个检测工位，方案为安装四个相机，每个检测工位还需要装载马达旋转，完成四周焊脚的检测，底面内藏的焊接端子检测方式无法检测（如图13所示）。

图13 2D检测现场图片

　　使用3D检测时，只需要预留一个工位，一次扫描，即可完成整个产品的所有检测点的共面度检测，和传统的2D检测相比，检测工位减少，所以检测设备的设计体积尤为明显减小，电气控制检测的动作起到事半功倍的效果，提高了自动化生产的产能以及降低坏品流出风险（如图14所示）。

图14 LS3D检测现场图片

　　检测的软件界面如下图所示，左侧为检测取像视图，右侧为检测结果数值。

图15 LS3D检测软件界面

　　3.2前景展望
　　“慧眼LS3D检测系统”，已经完全超越了2D检测的各项性能，也将传统的3D进行整合并升级，优化了安装的调试时间，能够快速安装后使用，在项目的导入前期也省去很多评估周期，在发展中国家，自动化水平越来越高的今天，3D的检测正逐步代替2D视觉检测，在广阔的市场中希望能够发掘出更多的适合3D检测项目，不局限在连接器行业。

 文：广州市慧眼电气产品有限公司  钟多根