激光三角測量技術(shù)

    用于測量從傳感器至目標(biāo)之間直線距離的激光三角測量傳感器已經(jīng)使用了十多年了，由于數(shù)字電子器件和大功率數(shù)字信號處理器（DSP）的結(jié)合使得激光不再對目標(biāo)顏色、紋理和周圍環(huán)境以及環(huán)境光線和溫度變化那么敏感了，激光三角測量技術(shù)方法已經(jīng)得到了發(fā)展。

    在幾乎相同的時(shí)間內(nèi)，市場上出現(xiàn)了視覺相機(jī)，用于檢測標(biāo)簽方向、探測表面缺陷、而近來則用于測量零部件的具體特征，如孔徑、溝槽間隙或者是機(jī)加工（成形）零部件上的通道等。許多視覺相機(jī)制造廠家和系統(tǒng)配套廠家試圖將視覺相機(jī)檢測原理延伸到計(jì)量領(lǐng)域。但是，其他一些特征，如臺(tái)階高度、擠壓輪廓形狀和加工后產(chǎn)品的容積以及機(jī)器人的定位和導(dǎo)向等，要用視覺相機(jī)測量仍然是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

臺(tái)階高度測量

    激光三角測量用于臺(tái)階高度測量、確定擠壓產(chǎn)品輪廓形狀和機(jī)器人定位和控制方面，可提供良好的分辨率。但是，即使這種測量技術(shù)方法也有其局限，原因是激光傳感器的點(diǎn)尺寸非常小，意味著需要采用多個(gè)傳感器，因此使得這種解決方案既復(fù)雜又昂貴。

    將激光三角測量傳感器與一種控制器結(jié)合起來，可從直線上獲取二維數(shù)據(jù)。但是這種三角測量傳感器要能產(chǎn)生一條直線，而不是一個(gè)點(diǎn)，而這種控制器則應(yīng)該能輸出跨越直線的距離數(shù)值。這些系統(tǒng)的局限性在于它們的體積大，而且在傳感器頭內(nèi)有移動(dòng)部件，容易因?yàn)榘l(fā)生振動(dòng)和沖擊而被損壞。

    Micro-Epsilon公司開發(fā)的ScanCONTROL2800傳感器可克服這些局限。該系統(tǒng)配置有一個(gè)固體激光直線投影裝置，沒有移動(dòng)零部件，已經(jīng)按照ISO 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行過沖擊和振動(dòng)試驗(yàn)，可分別承受15g和2g的沖擊和振動(dòng)。

    因?yàn)閭鞲衅魇且约す馊�角測量為基礎(chǔ)的，所以，可按絕對測量原理用于執(zhí)行計(jì)量任務(wù)。傳感器數(shù)據(jù)輸出沿FireWrie接口進(jìn)行，以視覺相機(jī)FireWire協(xié)議為基礎(chǔ)，所以，用戶會(huì)發(fā)現(xiàn)與其接口連接非常簡單。

沒有視覺問題

    因?yàn)樵摷夹g(shù)不是以視覺相機(jī)原理為基礎(chǔ)，所以，沒有視覺相機(jī)成套時(shí)會(huì)碰到的傳統(tǒng)問題。其特點(diǎn)如下：

    （1）照明——ScanCONTROL-2800功能猶如Micro-Epsilon激光三角測量傳感器，每次進(jìn)行測量時(shí)，可調(diào)節(jié)光的強(qiáng)度，而無需進(jìn)行平均或過濾。不需要配備外部照明光源或均勻一致的照明光源。傳感器可在室外車輛上或毫無環(huán)境光源防護(hù)的工廠中工作。

    （2）從相機(jī)鏡頭到目標(biāo)的距離——ScanCONTROL2800的景深可達(dá)250mm（Z坐標(biāo)），直線長度為150mm（Y坐標(biāo)）。只要在這個(gè)測量視窗之內(nèi)，可對目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確測量。而視覺相機(jī)要求將目標(biāo)反復(fù)放置在閱讀鏡頭的前面。

    （3）測量速度——常規(guī)相機(jī)系統(tǒng)和某些其他的三角測量系統(tǒng)一般只能以每秒50幀的速度運(yùn)行。ScanCONTROL2800配備有高速CMOS矩陣元件，以及功能非常強(qiáng)大的DSP，因此可將速度增加到4000面/s。這樣高速的測量速率使其能夠應(yīng)用于各種用途，如高速機(jī)器人定位和控制、擠壓輪廓、膠珠、焊縫輪廓等的實(shí)時(shí)測量以及容積計(jì)算等。

    （4）系統(tǒng)精度——ScanCONT ROL2800是一種絕對測量原理的裝置。所表示的精度是以微米計(jì)算，而不是以像素或亞像素分辨率計(jì)算。對多數(shù)目標(biāo)表面而言，分辨率可低達(dá)10um。X坐標(biāo)上的分辨率可供選擇的范圍是64、128、256、512和1024點(diǎn)。將X坐標(biāo)上的分辨率與特殊定制的直線長度相結(jié)合，可獲得用戶具體所需要的分辨率。