1.  应用背景
　　“3D检测”——2015年机器视觉行业最热的关键词，国内外的机器视觉厂家纷纷提出各自的3D检测理念和方案。3D视觉检测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。但是3D检测方式完全可以解决这些困扰。其实早在2011年，广州慧眼就成功开发了慧眼三维检测仪。经过多年的不断改进，慧眼三维检测仪拥有绝佳的性能和出色的用户体验效果。下面就慧眼三维检测仪给大家做个简单的介绍。

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的检测检测原理为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，分析建模后的图像来进行数据处理。 

　　2.1.1打光取像
　　一般用极细的激光线从上而下照射被测物体，相机与激光扫射面成一个夹角，相机利用内部3D算法对激光拍照的图像进行分析形成一个Profile。
　　2.1.2数据采集
　　相机以行扫描方式进行取像，触发信号可采用软件自由采集、IO开关触发、编码器触发，数据包含平面数据和3D数据；3D数据以Profile为单位,每个Profile表示每扫描一行的高度信息。

图2 检测原理

　　2.2  慧眼3D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，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。我们这里需要和传统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。
　　慧眼三维检测仪在出厂前已精确地完成了系统的整合与校准：3D器件、马达、编码器等部件统一由检   
　　测仪控制器控制。专用的控制软件使得设置变的轻松。精密的机械校准、软件标定，由经验丰富的3D机器视觉工程师在出厂前完成。

图4 慧眼LS3D安装图

图5 传统3D的设计工作量

　　　　2. 光源固定为激光。如下图传统的机器视觉检测时还需要考虑到光源选择，现已完全省去光源的选型困扰，3D检测使用的光源为Laser激光；

图6 传动机器视觉检测的光源选择

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

图7 慧眼LS3D扫描行程范围图示

　　4. 卓越的光学结构，完美解决优化景深：远心光路的设计可优化景深，最大景深可达5mm。实现高重复性和高准确性。

图8 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
　　检测原理：SD卡的焊接需要贴合PCB板（如图9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。     
　　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。
　　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11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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　3.3 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。

广州市慧眼电气产品有限公司  钟多根