3D視覺技術(shù)通過非接觸性、高速性、數(shù)據(jù)完整性三大核心優(yōu)勢,解決了接觸式測量在效率、精度、適應(yīng)性上的瓶頸,尤其適合大批量生產(chǎn)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)檢測、高附加值產(chǎn)品場景。在工業(yè)檢測領(lǐng)域,3D視覺已成為主流趨勢,推動“智能制造”向自動化、智能化方向深度發(fā)展。
盡管3D視覺檢測技術(shù)路徑多元,但不同設(shè)備在原理機制與硬件架構(gòu)上差異顯著,目前能夠同時滿足高精度檢測、大視野覆蓋與高速檢測節(jié)拍等多重要求的產(chǎn)品仍較為稀缺。若一味追求檢測效率與生產(chǎn)節(jié)拍,往往可能導(dǎo)致檢測精度的妥協(xié);然而,隨著市場對產(chǎn)品品質(zhì)的需求持續(xù)升級,外觀檢測精度標(biāo)準也在不斷提高。因此,企業(yè)在工業(yè)產(chǎn)線規(guī)劃中,需結(jié)合具體項目的檢測目標(biāo)、工況條件及成本預(yù)算,對檢測系統(tǒng)的適配性進行綜合評估,從而選擇既能平衡效率與精度、又符合經(jīng)濟性的解決方案。
不同的產(chǎn)品在特性和應(yīng)用上不盡相同,光譜共焦法對材料的漫反射能力、表面粗糙度及單一反射界面要求較高,而光檢測雖然涵蓋多種技術(shù),不同技術(shù)對材料的光學(xué)特性(如反射、折射、散射等)要求因原理而異,適配性更廣泛,但檢測結(jié)果容易受光強干擾,不適合拋光/鏡面等材質(zhì)的檢測。采用主動立體視覺方法的結(jié)構(gòu)光技術(shù)通過主動投射可控光學(xué)圖案(如條紋、編碼圖案等),相較于被動立體視覺(僅依賴環(huán)境光),在環(huán)境兼容性和檢測精度上具有顯著優(yōu)勢,以3D閃測傳感器為例,它采用了光學(xué)成像(CMOS感光元件、彩色投影單元、遠心光學(xué)系統(tǒng))、結(jié)構(gòu)光、AI算法(解碼/投光/圖像優(yōu)化)及高速數(shù)據(jù)處理與傳輸(高性能控制器+光纖)等技術(shù),這些技術(shù)融合使3D閃測傳感器既能在環(huán)境復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場穩(wěn)定工作,又能滿足微米級精度的快速檢測需求,成為半導(dǎo)體封裝、新能源電池、3C精密制造等領(lǐng)域的核心檢測工具。
就3D閃測傳感器從技術(shù)角度看,是一種跨學(xué)科的工業(yè)檢測應(yīng)用系統(tǒng),3D閃測傳感器的設(shè)計需融合光學(xué)、電子、機械、算法、圖像處理等多領(lǐng)域技術(shù),同時兼顧工業(yè)場景的可靠性和智能化需求,因而造就了技術(shù)瓶頸高,研發(fā)難度大等問題。值此一提的是,國內(nèi)高端工業(yè)傳感器制造企業(yè)海伯森突破了技術(shù)壁壘,于2022年發(fā)布了中國首臺3D閃測傳感器“大菠蘿”HPS-DBL60,經(jīng)過近年來不斷改進,技術(shù)更是有了顯著提升。
海伯森這款傳感器之所以帶“閃測”二字,是該款傳感器能夠在極短的時間內(nèi)完成62×62mm工作區(qū)域的2D尺寸和3D輪廓的測量。這種快速測量的能力就像“閃電”一樣迅速。而實現(xiàn)這一結(jié)果主要得益于產(chǎn)品從結(jié)構(gòu)、軟件算法和硬件配置方面的全方面優(yōu)化。
I該款傳感器在結(jié)構(gòu)上:
1.采用業(yè)界頂級的CMOS感光元件和超低畸變遠心光學(xué)系統(tǒng),一次拍攝即可得到被測工件XYZ三維高精度數(shù)據(jù)。在高速實時檢測下,亦可實現(xiàn)20um絕對測量精度和1um的重復(fù)精度。
2.采用對稱式多角度投射單元,不受方向限制,大視野,面檢測,全覆蓋,無死角。
既可檢測工件的2D尺寸,還可測量工件的3D輪廓、體積及高度等特征,
II該款傳感器在軟件算法上:
1.高效AI軟件算法配套
XY間隔平均化處理,控制成像系統(tǒng)個體差異。
全新3D輪廓處理和2D圖像優(yōu)化算法。
自研投光算法,可減輕多重反射的影響和減少光澤部位的無效像素。
2.完備SDK及一站式軟件支持,系統(tǒng)簡單,易于集成;體積小,安裝使用便捷。
III該款傳感器在配套上:
傳感頭和配套的高性能控制器HPS-NB3200之間采用40G光纖進行高速數(shù)據(jù)傳輸
在流水線全速運轉(zhuǎn)下,既要跟上產(chǎn)線節(jié)拍,又要確保檢測精度。尤其當(dāng)檢測對象為具有復(fù)雜幾何形狀的材料表面時,傳統(tǒng)檢測效率低,精度低,立體感低等問題更加顯著,難以勝任如此高要求的任務(wù)。使用海伯森3D閃測傳感器替換傳統(tǒng)檢測方式,可大大降本增效。
以手機生產(chǎn)為例,需檢測的缺陷類型涵蓋壓痕、劃痕、崩角、污漬等數(shù)十種微觀瑕疵,同時還需完成字符識別、孔徑測量、裝配間隙檢測等復(fù)雜任務(wù)。
?“大菠蘿”HPS-DBL60檢測手機中框?
除了手機外觀的檢測,在PCB檢測領(lǐng)域,3D閃測傳感器同樣展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。由于PCB板采用表面貼片技術(shù),元器件密集且微小,表面深度信息復(fù)雜,傳統(tǒng)三角法測量易因遮擋形成檢測盲區(qū)。海伯森3D閃測傳感器憑借多角度立體投光與寬視野檢測能力,可對PCB板進行無死角掃描,精準捕捉元件貼裝偏差、焊盤缺陷等微觀問題,其62mm×62mm的檢測視野不僅減少了重復(fù)檢測耗時,更通過實時3D點云數(shù)據(jù)全面還原板面形貌,顯著提升PCB產(chǎn)線的檢測效率與缺陷檢出率。
?“大菠蘿”HPS-DBL60檢測電路板?
在智能制造對精度與效率要求不斷攀升的當(dāng)下,海伯森3D閃測傳感器以創(chuàng)新技術(shù)為核心,打破傳統(tǒng)檢測的瓶頸,為工業(yè)檢測帶來了全新的解決方案。從手機精密零部件的微米級檢測,到PCB復(fù)雜表面的無死角掃描,它以“閃測”的速度與“精準”的品質(zhì),努力推動著生產(chǎn)制造向智能化、高效化邁進。未來,海伯森將持續(xù)深耕技術(shù)研發(fā),不斷優(yōu)化產(chǎn)品性能,在更多領(lǐng)域發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢,助力企業(yè)降本增效,為工業(yè)制造的高質(zhì)量發(fā)展注入源源不斷的動力。
]]>HPS-3D160 Pr0、HPS-3D640面陣固態(tài)激光雷達基于ToF(Time-of-Flight)原理,集成了精密的紅外鏡頭和激光照明系統(tǒng),內(nèi)置高性能處理器及專業(yè)的數(shù)學(xué)算法,通過一次拍攝即可生成3D點云數(shù)據(jù)并通過高速通訊接口進行實時傳輸。
HPS-3D系列產(chǎn)品集成了高功率850nm紅外VCSEL發(fā)射器和高光敏元件。軟件上,產(chǎn)品嵌入了高性能處理器,具有先進的數(shù)據(jù)處理,濾波和補償算法,確保穩(wěn)定測量的同時數(shù)據(jù)輸出。硬件上,全固態(tài)式結(jié)構(gòu),工業(yè)級IP67防護設(shè)計,航空鋁外殼,使產(chǎn)品適用于更多復(fù)雜的環(huán)境。
原理簡介
HPS-3D系列是最新一代基于飛行時間(ToF)原理的高性能固態(tài)激光雷達傳感器。ToF是Time of Flight的縮寫,直譯為飛行時間,通過給目標(biāo)連續(xù)發(fā)送光脈沖,然后用傳感器接收從物體返回的光,通過探測這些發(fā)射和接收光脈沖的飛行(往返)時間來得到目標(biāo)物距離。
HPS-3D系列產(chǎn)品配備優(yōu)化的照面系統(tǒng)和低失真紅外光學(xué)鏡頭,對90%反光的白色目標(biāo)可測距離可達8米。靈活的用戶自定義感興趣區(qū)域(ROI)功能,其中HPS-3D 160擁有Simple-HDR,Auto-HDR和Super-HDR模式,使HPS-3D系列適用于各種場景。
產(chǎn)品優(yōu)勢
技術(shù)參數(shù)
應(yīng)用案例
豐富多元的產(chǎn)品矩陣
海伯森構(gòu)建了極為成熟且多元化的產(chǎn)品線,旗下產(chǎn)品涵蓋多個系列,在不同領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
光學(xué)測量領(lǐng)域的佼佼者
HPS-CF 系列光譜共焦位移傳感器精度可達納米級,屬于非接觸式位移傳感器。在半導(dǎo)體制造、光學(xué)鏡片加工等對精度要求極高的行業(yè)中不可或缺。例如在半導(dǎo)體芯片制造過程中,對于芯片表面微小結(jié)構(gòu)的厚度測量以及芯片封裝時各層材料間間隙的把控,HPS-CF 系列傳感器能夠提供精準數(shù)據(jù),確保產(chǎn)品質(zhì)量符合嚴格標(biāo)準。
HPS-LC 系列基于光譜共焦法原理,是一款非接觸式光學(xué)精密測量傳感器 。它檢測速度快,成像分辨率高,對各種材質(zhì)都展現(xiàn)出極強的適應(yīng)性。在 3C 產(chǎn)品制造中,對于手機外殼、電腦邊框等零部件的表面缺陷檢測以及尺寸測量,該系列傳感器能夠快速且準確地完成任務(wù),大大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量檢測的準確性。
HPS-DBL 系列采用新型閃測技術(shù),是一款工業(yè)級 2D/3D 復(fù)合光學(xué)精密測量傳感器。它識別精度高、測量視野廣、檢測無死角且拍攝節(jié)拍快,很短時間內(nèi)即可完成 2D 尺寸和 3D 輪廓復(fù)合的高精度在線檢測,實現(xiàn)微米級檢測精度的同時大幅提升檢測效率 。在電路板制造中,對于高度、瑕疵、焊點等檢測要求快速檢測,能夠快速獲取其 3D 輪廓和 2D 尺寸信息,幫助企業(yè)及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷,優(yōu)化生產(chǎn)工藝。
視覺成像的得力助手
超高速工業(yè)相機 HPS-HSC2K 采用業(yè)界頂級超高速圖像傳感器,具有大像元尺寸、低噪聲、超高幀率、遠距離傳輸?shù)忍匦?。其支持標(biāo)準C接口,安裝和使用都極為方便。在機器視覺領(lǐng)域,如高速流水線上產(chǎn)品的質(zhì)量檢測,HPS-HSC2K 能夠快速捕捉產(chǎn)品瞬間狀態(tài),將高清圖像傳輸給控制系統(tǒng),為及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品瑕疵、確保產(chǎn)品質(zhì)量提供了有力支持;在運動控制方面,對于快速移動的機械部件的位置監(jiān)測和軌跡跟蹤,該相機也能精準實現(xiàn),保障設(shè)備運行的穩(wěn)定性和準確性。
力學(xué)感知的關(guān)鍵設(shè)備
六維力傳感器可實時測量 XYZ 三個方向所受到的力和力矩。在機器人自動化控制領(lǐng)域,當(dāng)機器人進行精密裝配、打磨、抓取等操作時,六維力傳感器能夠?qū)崟r感知外界作用力和力矩的變化,反饋給機器人控制系統(tǒng),使機器人能夠根據(jù)實際情況及時調(diào)整動作,確保操作的精準性和穩(wěn)定性。比如在電子設(shè)備的精密裝配過程中,機器人通過六維力傳感器感知零部件之間的裝配力,避免因用力不當(dāng)造成零部件損壞,提高裝配質(zhì)量和效率。
激光傳感的創(chuàng)新產(chǎn)品
激光對刀儀 LCA100:作為最新一代采用聚焦的紫外激光光束為測量媒介的高精度產(chǎn)品,保障了在 CNC 加工中心復(fù)雜工況下仍能穩(wěn)定、迅速、精確地進行刀具測量 。在機械加工行業(yè),刀具的磨損和更換對加工精度和效率影響極大,LCA100 能夠快速準確地測量刀具的磨損程度和位置,幫助操作人員及時調(diào)整刀具參數(shù)或更換刀具,確保加工過程的連續(xù)性和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。
激光校準傳感器 LCB02:可實現(xiàn)沿傳感器xyz三個維度的絕對位置校正和零點復(fù)位,具備良好的抗沖擊和耐久性 。在工業(yè)自動化生產(chǎn)線中,對于各種設(shè)備的位置校準和零點定位,LCB02 能夠提供可靠的測量和校正,保證設(shè)備運行的準確性和重復(fù)性,提高生產(chǎn)線的整體運行效率和產(chǎn)品一致性。
智能感知的前沿產(chǎn)品
固態(tài)激光雷達基于 ToF 原理,集成了精密的紅外鏡頭和激光照明系統(tǒng),內(nèi)置高性能處理器和專業(yè)的數(shù)學(xué)算法,通過一次拍攝即可生成 3D 點云數(shù)據(jù)并通過高速通訊接口進行實時傳輸 。在智能交通領(lǐng)域,它廣泛應(yīng)用于自動駕駛汽車,幫助車輛實時感知周圍環(huán)境,識別道路、障礙物、其他車輛和行人等信息,為自動駕駛系統(tǒng)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持,保障行車安全;在智能物流的 AGV(自動導(dǎo)引車)導(dǎo)航中,固態(tài)激光雷達能夠幫助 AGV 實時構(gòu)建周圍環(huán)境地圖,實現(xiàn)自主路徑規(guī)劃和避障,提高物流運輸?shù)淖詣踊椭悄芑健?/p>
廣泛深入的行業(yè)應(yīng)用
海伯森的產(chǎn)品憑借其卓越性能,在眾多行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用,助力各行業(yè)實現(xiàn)智能化升級和高效發(fā)展。通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品研發(fā),打造出一系列高性能、高可靠性的傳感器產(chǎn)品,在工業(yè)自動化、精密測量、交通物流、醫(yī)療、科研等眾多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,為各行業(yè)的發(fā)展注入了新的活力。隨著科技的不斷進步和市場需求的持續(xù)增長,相信海伯森將繼續(xù)秉持 “技術(shù)贏市場,誠信待客戶” 的原則,不斷推出更多創(chuàng)新產(chǎn)品,為全球用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù),在高端智能傳感器領(lǐng)域書寫更加輝煌的篇章。
]]>HPS-LCA100是最新一代采用聚焦的紫色激光光束為測量媒介的高精度激光對刀儀,自研的氣封及精密光學(xué)系統(tǒng)保障了在CNC加工中心復(fù)雜工況下仍能實現(xiàn)穩(wěn)定、迅速、精確的刀具測量
HPS-LCA100集成化的控制器底座使得整體結(jié)構(gòu)更加緊湊,支持多種出線方式讓安裝更加便利,同時減少機床空間占用。
使用連續(xù)的壓縮氣體通過一個特別設(shè)計的微小激光鉆孔,氣流高速從噴嘴噴出,可清除刀具表面的冷卻液和加工碎屑,保證刀具檢測精度。
形成集中對準刀具中心的完美氣流
優(yōu)秀的清潔能力
內(nèi)置止流閥,防止切削液
內(nèi)置高性能氣動閥
無需單獨的氣動組件
支持快速更換或清潔
多種出線方式
僅1條電纜和1根氣管連接
HPS-LCA 100 采用405nm的紫色激光擁有更短的波長,可實現(xiàn)更高的測量精度和抗干擾能力,獨特設(shè)計的氣封系統(tǒng)提高對刀儀的使用壽命和可靠性。
Part 1 原理簡介
高速運動目標(biāo)受到自然光或人工輔助照明燈光的照射產(chǎn)生反射光,或者運動目標(biāo)本身發(fā)光,這些光的一部分透過高速成像系統(tǒng)的成像物鏡。經(jīng)物鏡成像后,落在光電成像器件的像感面上,受驅(qū)動電路控制的光電器件,會對像感面上的目標(biāo)像快速響應(yīng),即根據(jù)像感面上目標(biāo)像光能量的分布,在各采樣點即像素點產(chǎn)生響應(yīng)大小的電荷包,完成圖像的光電轉(zhuǎn)換。帶有圖像信息的各個電荷包被迅速轉(zhuǎn)移到讀出寄存器中。讀出信號經(jīng)信號處理后傳輸至電腦中,由電腦對圖像進行讀出顯示和判讀,并將結(jié)果輸出。
因此,一套完整的高速成像系統(tǒng)由光學(xué)成像、光電成像、信號傳輸、控制、圖像存儲與處理等幾部分組成。
Part 2 產(chǎn)品優(yōu)勢
Part 3 技術(shù)參數(shù)
Part 4應(yīng)用范圍
高速運動分析
超高速讀碼
印刷/織物缺陷檢測
化學(xué)實驗分析
]]>光譜共焦傳感器作為一種新型的高精度傳感器,其測量精度最高可達±0.02%。相比于光柵、容柵或電感調(diào)頻、電感差動變壓器式的位移傳感器,其在位移測量方面的優(yōu)勢更加明顯。如今,由于光譜共焦傳感器有著高精度、非接觸測量等優(yōu)勢,因此,其在幾何量精密測量方面的應(yīng)用越來越廣泛,如漫反射及平面反射的位移測量、平面度測量、薄膜及透明材料厚度測量、表面粗糙度測量等。
在位移測量方面,自光譜共焦傳感器問世以來,它的主要功能便是測量位移。馬敬等對光譜共焦傳感器的色散物鏡進行研究,設(shè)計了色散物鏡的結(jié)構(gòu),提高了光譜共焦傳感器的各項性能;畢超等利用光譜共焦傳感器實現(xiàn)了對航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子葉尖間隙的高精度、高效率的測量。
在平面度測量方面,位恒政等對光譜共焦傳感器的探測誤差進行研究,其中,在對平面探測誤差研究時,利用光譜共焦傳感器對圓平晶的平面度進行測量,得到了平面探測誤差值。
在薄膜及透明材料厚度測量方面,朱萬彬等分析了光譜共焦傳感器在測量透明平板的平面度時,由透明平板的折射率不同而引入的測量誤差并進行補償;曹太騰等基于三維數(shù)據(jù)精確測量的機器視覺系統(tǒng),利用光譜共焦傳感器對透明材料厚度及弧形玻璃弧面厚度進行檢測。
在表面粗糙度測量方面,沈小燕等分析了不同測量方法測量表面粗糙度時的優(yōu)缺點,最終選擇了基于光譜共焦傳感器的測量方法并進行了相關(guān)實驗,為表面粗糙度的精密測量提供了一種新的方法;林杰俊等利用光譜共焦法測量表面粗糙度樣塊的表面粗糙度,并分析了其測量不確定度。
本文利用最小二乘法計算校準誤差并進行非線性誤差計算,減小光譜共焦傳感器校準時的誤差,并在不同精度標(biāo)準器下,探索光譜共焦傳感器的校準誤差的變化情況,對今后對光譜共焦傳感器的應(yīng)用及研究有著重要的意義。
光譜共焦傳感器是近年來出現(xiàn)的一種利用不同顏色光的波長來測量微小距離的新型高精度傳感器。它的原理脫胎自上世紀80年代出現(xiàn)的共聚焦顯微鏡,在此基礎(chǔ)上,又添加了彩色編碼技術(shù),使得彩色光的波長與待測長度聯(lián)系在了一起。由于所測長度直接與彩色光的波長相關(guān)聯(lián),使得測量精度進一步提高,光譜共焦傳感器的出現(xiàn)極大促進了精密測量領(lǐng)域的發(fā)展。
光譜共焦傳感器的原理如圖1所示,白光通過小孔后,可以近似認為是點光源,然后通過分光棱鏡和色散物鏡,形成彩色光,彩色光聚焦于中心光軸上。當(dāng)被測物體置于彩色光的聚焦范圍以內(nèi)時,能夠?qū)⑦@些彩色光反射,使其原路返回,到達光譜儀。光譜儀與分光棱鏡之間的針孔起到了濾光的作用,只有準確聚焦與待測物體表面的單色光能夠進入光譜儀,因此,在很大程度上,提高了測量的準確度。
3.1 實驗過程
分別采用激光干涉儀與高精度測長機兩種方法對光譜共焦傳感器進行校準。所用的激光干涉儀型號為XL-80,精度為±0.5X10-6,所用的高精度測長機的精度為0.1μm。圖1 光譜共焦傳感器原理
]]>1、激光測距雷達
激光測距雷達是通過對被測物體發(fā)射激光光束,并接收該激光光束的反射波,記錄該時間差,來確定被測物體與測試點的距離。傳統(tǒng)上,激光雷達可用于工業(yè)的安全檢測領(lǐng)域,如科幻片中看到的激光墻,當(dāng)有人闖入時,系統(tǒng)會立馬做出反應(yīng),發(fā)出預(yù)警。另外,激光測距雷達在空間測繪領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。但隨著人工智能行業(yè)的興起,激光測距雷達已成為機器人體內(nèi)不可或缺的核心部件,配合SLAM技術(shù)使用,可幫助機器人進行實時定位導(dǎo)航,實現(xiàn)自主行走。
2、激光測速雷達
激光測速雷達是對物體移動速度的測量,通過對被測物體進行兩次有特定時間間隔的激光測距,從而得到該被測物體的移動速度。
激光雷達測速的方法主要有兩大類,一類是基于激光雷達測距原理實現(xiàn),即以一定時間間隔連續(xù)測量目標(biāo)距離,用兩次目標(biāo)距離的差值除以時間間隔就可得知目標(biāo)的速度值,速度的方向根據(jù)距離差值的正負就可以確定。這種方法系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,測量精度有限,只能用于反射激光較強的硬目標(biāo)。
另一類測速方法是利用多普勒頻移。多普勒頻移是指目標(biāo)與激光雷達之間存在相對速度時,接收回波信號的頻率與發(fā)射信號的頻率之間會產(chǎn)生一個頻率差,這個頻率差就是多普勒頻移。
3、激光成像雷達
激光成像雷達可用于探測和跟蹤目標(biāo)、獲得目標(biāo)方位及速度信息等。它能夠完成普通雷達所不能完成的任務(wù),如探測潛艇、水雷、隱藏的軍事目標(biāo)等等。在軍事、航空航天、工業(yè)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。
4、大氣探測激光雷達
大氣探測激光雷達主要是用來探測大氣中的分子、煙霧的密度、溫度、風(fēng)速、風(fēng)向及大氣中水蒸氣的濃度的,以達到對大氣環(huán)境進行監(jiān)測及對暴風(fēng)雨、沙塵暴等災(zāi)害性天氣進行預(yù)報的目的。
5、跟蹤雷達
跟蹤雷達可以連續(xù)的去跟蹤一個目標(biāo),并測量該目標(biāo)的坐標(biāo),提供目標(biāo)的運動軌跡。不僅用于火炮控制、導(dǎo)彈制導(dǎo)、外彈道測量、衛(wèi)星跟蹤、突防技術(shù)研究等,而且在氣象、交通、科學(xué)研究等領(lǐng)域也在日益擴大。
1、固體激光雷達
固體激光雷達峰值功率高,輸出波長范圍與現(xiàn)有的光學(xué)元件與器件相匹配,輸出長范圍與現(xiàn)有的光學(xué)元件與器件(如調(diào)制器、隔離器和探測器)以及大氣傳輸特性也相匹配等,而且很容易實現(xiàn)主振蕩器-功率放大器(MOPA)結(jié)構(gòu),再加上效率高、體積小、重量輕、可靠性高和穩(wěn)定性好等優(yōu)勢,固體激光雷達優(yōu)先在機載和天基系統(tǒng)中得到應(yīng)用。近年來,激光雷達發(fā)展的重點是二極管泵浦固體激光雷達。
2、氣體激光雷達
氣體激光雷達以CO2激光雷達為代表,它工作在紅外波段 ,大氣傳輸衰減小,探測距離遠,已經(jīng)在大氣風(fēng)場和環(huán)境監(jiān)測方面發(fā)揮了很大作用,但體積大,使用的中紅外 HgCdTe探測器必須在77K溫度下工作,限制了氣體激光雷達的發(fā)展。
3、半導(dǎo)體激光雷達
半導(dǎo)體激光雷達能以高重復(fù)頻率方式連續(xù)工作,具有長壽命,小體積,低成本和對人眼傷害小的優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于后向散射信號比較強的Mie散射測量,如探測云底高度。半導(dǎo)體激光雷達的潛在應(yīng)用是測量能見度,獲得大氣邊界層中的氣溶膠消光廓線和識別雨雪等,易于制成機載設(shè)備。目前芬蘭Vaisala公司研制的CT25K激光測云儀是半導(dǎo)體測云激光雷達的典型代表,其云底高度的測量范圍可達7500m。
1、單線激光雷達
單線激光雷達主要用于規(guī)避障礙物,其掃描速度快、分辨率強、可靠性高。由于單線激光雷達比多線和3D激光雷達在角頻率和靈敏度反映更加快捷,所以,在測試周圍障礙物的距離和精度上都更加精 確。但是,單線雷達只能平面式掃描,不能測量物體高度,有一定局限性。當(dāng)前主要應(yīng)用于服務(wù)機器人身上,如我們常見的掃地機器人。
2、多線激光雷達
多線激光雷達主要應(yīng)用于汽車的雷達成像,相比單線激光雷達在維度提升和場景還原上有了質(zhì)的改變,可以識別物體的高度信息。多線激光雷達常規(guī)是2.5D,而且可以做到3D。目前在國際市場上推出的主要有 4線、8線、16 線、32 線和 64 線。但價格高昂,大多車企不會選用。
3、面陣激光雷達
1、MEMS型激光雷達
MEMS 型激光雷達可以動態(tài)調(diào)整自己的掃描模式,以此來聚焦特殊物體,采集更遠更小物體的細節(jié)信息并對其進行識別,這是傳統(tǒng)機械激光雷達無法實現(xiàn)的。MEMS整套系統(tǒng)只需一個很小的反射鏡就能引導(dǎo)固定的激光束射向不同方向。由于反射鏡很小,因此其慣性力矩并不大,可以快速移動,速度快到可以在不到一秒時間里跟蹤到 2D 掃描模式。
2、Flash型激光雷達
Flash型激光雷達能快速記錄整個場景,避免了掃描過程中目標(biāo)或激光雷達移動帶來的各種麻煩,它運行起來比較像攝像頭。激光束會直接向各個方向漫射,因此只要一次快閃就能照亮整個場景。隨后,系統(tǒng)會利用微型傳感器陣列采集不同方向反射回來的激光束。Flash LiDAR有它的優(yōu)勢,當(dāng)然也存在一定的缺陷。當(dāng)像素越大,需要處理的信號就會越多,如果將海量像素塞進光電探測器,必然會帶來各種干擾,其結(jié)果就是精度的下降。
3、相控陣激光雷達
相控陣激光雷達搭載的一排發(fā)射器可以通過調(diào)整信號的相對相位來改變激光束的發(fā)射方向。目前大多數(shù)相控陣激光雷達還在實驗室里呆著,而現(xiàn)在仍停留在旋轉(zhuǎn)式或 MEMS 激光雷達的時代,
4、機械旋轉(zhuǎn)式激光雷達
機械旋轉(zhuǎn)式激光雷達是發(fā)展比較早的激光雷達,目前技術(shù)比較成熟,但機械旋轉(zhuǎn)式激光雷達系統(tǒng)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,且各核心組件價格也都頗為昂貴,其中主要包括激光器、掃描器、光學(xué)組件、光電探測器、接收IC以及位置和導(dǎo)航器件等。由于硬件成本高,導(dǎo)致量產(chǎn)困難,且穩(wěn)定性也有待提升,目前固態(tài)激光雷達成為很多公司的發(fā)展方向。
1、直接探測激光雷達
直接探測型激光雷達的基本結(jié)構(gòu)與激光測距機頗為相近。工作時,由發(fā)射系統(tǒng)發(fā)送一個信號,經(jīng)目標(biāo)反射后被接收系統(tǒng)收集,通過測量激光信號往返傳播的時間而確定目標(biāo)的距離。至于目標(biāo)的徑向速度,則可以由反射光的多普勒頻移來確定,也可以測量兩個或多個距離,并計算其變化率而求得速度。
2、相干探測激光雷達
相干探測型激光雷達有單穩(wěn)與雙穩(wěn)之分,在所謂單穩(wěn)系統(tǒng)中,發(fā)送與接收信號共用一個光學(xué)孔徑,并由發(fā)送-接收開關(guān)隔離。而雙穩(wěn)系統(tǒng)則包括兩個光學(xué)孔徑,分別供發(fā)送與接收信號使用,發(fā)送-接收開關(guān)自然不再需要,其余部分與單穩(wěn)系統(tǒng)相同。
1、連續(xù)型激光雷達
從激光的原理來看,連續(xù)激光就是一直有光出來,就像打開手電筒的開關(guān),它的光會一直亮著(特殊情況除外)。連續(xù)激光是依靠持續(xù)亮光到待測高度,進行某個高度下數(shù)據(jù)采集。由于連續(xù)激光的工作特點,某時某刻只能采集到一個點的數(shù)據(jù)。因為風(fēng)數(shù)據(jù)的不確定特性,用一點代表某個高度的風(fēng)況,顯然有些片面。因此有些廠家折中的辦法是采取旋轉(zhuǎn)360度,在這個圓邊上面采集多點進行平均評估,顯然這是一個虛擬平面中的多點統(tǒng)計數(shù)據(jù)的概念。
2、脈沖型激光雷達
脈沖激光輸出的激光是不連續(xù)的,而是一閃一閃的。脈沖激光的原理是發(fā)射幾萬個的激光粒子,根據(jù)國際通用的多普勒原理,從這幾萬個激光粒子的反射情況來綜合評價某個高度的風(fēng)況,這個是一個立體的概念,因此才有探測長度的理論。從激光的特性來看,脈沖激光要比連續(xù)激光測量的點位多幾十倍,更能夠精 確的反應(yīng)出某個高度風(fēng)況。
1、機載激光雷達
機載激光雷達是將激光測距設(shè)備、GNSS設(shè)備和INS等設(shè)備緊密集成,以飛行平臺為載體,通過對地面進行掃描,記錄目標(biāo)的姿態(tài)、位置和反射強度等信息,獲取地表的三維信息,并深入加工得到所需空間信息的技術(shù)。在軍民用領(lǐng)域都有廣泛的潛力和前景。機載激光雷達探測距離近,激光在大氣中傳輸時,能量受大氣影響而衰減,激光雷達的作用距離在20千米以內(nèi),尤其在惡劣氣候條件下,比如濃霧、大雨和煙、塵,作用距離會大大縮短,難以有效工作。大氣湍流也會不同程度上降低激光雷達的測量精度。
2、車載激光雷達
車載激光雷達又稱車載三維激光掃描儀,是一種移動型三維激光掃描系統(tǒng),可以通過發(fā)射和接受激光束,分析激光遇到目標(biāo)對象后的折返時間,計算出目標(biāo)對象與車的相對距離,并利用收集的目標(biāo)對象表面大量的密集點的三維坐標(biāo)、反射率等信息,快速復(fù)建出目標(biāo)的三維模型及各種圖件數(shù)據(jù),建立三維點云圖,繪制出環(huán)境地圖,以達到環(huán)境感知的目的。車載激光雷達在自動駕駛“造車”大潮中扮演的角色正越來越重要,諸如谷歌、百度、寶馬、博世、德爾福等企業(yè),都在其自動駕駛系統(tǒng)中使用了激光雷達,帶動車載激光雷達產(chǎn)業(yè)迅速擴大。
3、地基激光雷達
地基激光雷達可以獲取林區(qū)的3D點云信息,利用點云信息提取單木位置和樹高,它不僅節(jié)省了人力和物力,還提高了提取的精度,具有其它遙感方式所無法比擬的優(yōu)勢。通過對國內(nèi)外該技術(shù)林業(yè)應(yīng)用的分析和對該發(fā)明研究后期的結(jié)果驗證,未來將會在更大的研究區(qū)域利用該技術(shù)提取各種森林參數(shù)。
4、星載激光雷達
星載雷達采用衛(wèi)星平臺,運行軌道高、觀測視野廣,可以觸及世界的每一個角落。為境外地區(qū)三維控制點和數(shù)字地面模型的獲取提供了新的途徑,無論對于國防或是科學(xué)研究都具有十分重大意義。星載激光雷達還具有觀察整個天體的能力,美國進行的月球和火星等探測計劃中都包含了星載激光雷達,其所提供的數(shù)據(jù)資料可用于制作天體的綜合三維地形圖。此外,星載激光雷達載植被垂直分布測量、海面高度測量、云層和氣溶膠垂直分布測量以及特殊氣候現(xiàn)象監(jiān)測等方面也可以發(fā)揮重要作用。
通過以上對激光雷達特點、原理、應(yīng)用領(lǐng)域等介紹,相信大家也能大致了解各類激光雷達的不同屬性了,眼下,在激光雷達這個競爭越來越激烈的賽道上,打造低成本、可量產(chǎn)、的激光雷達是很多新創(chuàng)公司想要實現(xiàn)的夢想。但開發(fā)和量產(chǎn)激光雷達并不容易。豐富的行業(yè)經(jīng)驗和可靠的技術(shù)才能保障其在這一波大潮中占據(jù)主導(dǎo)地位。
]]>原理介紹
海伯森3D閃測傳感器HPS-DBL系列采用超高速投影方式向測量對象上投射出不同波長的特殊圖案,并采集物體表面的圖案信息,配合海伯森HPS-NB3200高性能視覺控制器和內(nèi)置AI解碼算法對數(shù)據(jù)進行實時處理,快速得到全視角的彩色高精度2D圖像和3D點云。
產(chǎn)品優(yōu)勢
1.高精度的在線3D檢測
采用業(yè)界頂級的CMOS感光元件和超低畸變遠心光學(xué)系統(tǒng),一次拍攝就可以得到被測工件的XYZ三維高精度數(shù)據(jù)。
高速實時檢測下,亦可實現(xiàn)20μm絕對精準測量精度和1μm的重合度。
2.全覆蓋,無死角
采用對稱式多角度投射單元,不受方向限制,檢測無死角。
檢測面視野62mm*62mm,適用于大范圍測量場景,既可檢測工件2D尺寸,也可測量工件的3D輪廓、體積等特征。
3.高效AI軟件算法配套
XY間隔平均化處理,控制成像系統(tǒng)個體差異
全新3D輪廓處理和2D圖像優(yōu)化算法
自研投光算法,可減輕多重反射的影響和減少光澤部位的無效像素
系統(tǒng)簡單,易于集成;體積小。安裝使用便捷
產(chǎn)品參數(shù)
時用時測
錫球檢測
多層斷差檢測
RGB點云圖
芯片焊點檢測
]]>海伯森將于2025年4月17日參加武漢VisionCon視覺系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)會議,并于4月23日至25日亮相成都工博會。這兩場展會將展示海伯森在工業(yè)智能制造與視覺技術(shù)領(lǐng)域的新成果及應(yīng)用案例。
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武漢Visioncon丨4月17日
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VisionCon視覺系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)會議是視覺技術(shù)領(lǐng)域的重要會議之一,匯聚了來自學(xué)術(shù)界、工業(yè)界和科研機構(gòu)的頂尖專家與企業(yè)代表。海伯森受邀參與此次會議,分享在視覺系統(tǒng)與傳感器技術(shù)融合方面的研究成果。
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成都工博會丨4月23-25日
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成都國際工業(yè)博覽會是中國西部地區(qū)規(guī)模最大的工業(yè)博覽會之一,也是展示智能制造、機器人技術(shù)、工業(yè)自動化等領(lǐng)域最新成果的重要平臺,吸引了眾多國內(nèi)外知名企業(yè)和行業(yè)專家齊聚一堂,共同推動工業(yè)智能化的深入發(fā)展。海伯森將在展會中重點展示六維力傳感器和線光譜共焦傳感器在工業(yè)智能制造中的廣泛應(yīng)用,包括工業(yè)機器人、協(xié)作機器人、航空航天等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用案例。
公司介紹
海伯森技術(shù)(深圳)有限公司,簡稱海伯森,是國家級高新技術(shù)企業(yè)和深圳市專精特新企業(yè),在光學(xué)精密測量、工業(yè)2D/3D檢測、機器人力控等領(lǐng)域已形成成熟的產(chǎn)品矩陣。海伯森主營自研產(chǎn)品,包括3D閃測傳感器、3D線光譜共焦傳感器、點光譜共焦傳感器、激光對刀儀、超高速工業(yè)相機、六維力傳感器、激光對針傳感器等。
海伯森專注于高性能工業(yè)傳感器的技術(shù)創(chuàng)新和探索,具備光、機、電、算技術(shù)綜合應(yīng)用于傳感器產(chǎn)品的研發(fā)能力和規(guī)?;a(chǎn)能力,以突破中國高端智能傳感器“卡脖子”技術(shù)為己任,秉承“技術(shù)贏市場,誠信待客戶”的原則,將持續(xù)為客戶提供高性能、高可靠性的智能傳感器產(chǎn)品和專業(yè)的技術(shù)服務(wù)支持,助力客戶降本增效,為客戶創(chuàng)造更多價值。
其中,六維力傳感器作為一種能夠同時測量力和力矩的高精度傳感器,因其廣泛的應(yīng)用場景和獨特的技術(shù)優(yōu)勢,正成為智能制造領(lǐng)域的重要工具。特別是在近年來人形機器人、協(xié)作機器人和智能裝配等領(lǐng)域的快速發(fā)展,使得六維力傳感器的應(yīng)用前景更加廣闊。
六維力傳感器:解鎖機器人感知新維度
六維力傳感器是集力和力矩測量于一體的高精度傳感器,能夠同時檢測X、Y、Z三個方向的力和繞這三個軸的力矩,為機器人提供多維度的力覺感知能力。在智能制造中,六維力傳感器能夠?qū)崟r監(jiān)測機器人與環(huán)境或物體之間的相互作用力,幫助機器人實現(xiàn)更精準的動作控制和更復(fù)雜的操作任務(wù)。
六維力傳感器的核心技術(shù)與優(yōu)勢
六維力傳感器的關(guān)鍵技術(shù)主要集中在技術(shù)實現(xiàn)、性能優(yōu)化、應(yīng)用集成等方面,具體包括:
人形機器人:六維力傳感器的典型應(yīng)用場景
人形機器人作為人工智能與機器人技術(shù)的前沿領(lǐng)域,近年來迎來了爆發(fā)式增長。2025年,隨著多家知名科技公司推出新一代人形機器人產(chǎn)品,這一領(lǐng)域成為全球科技行業(yè)的焦點。六維力傳感器在人形機器人中的應(yīng)用,賦予了機器人更強大的力覺感知能力,使其能夠完成復(fù)雜且精細的操作任務(wù)。
在人形機器人的應(yīng)用中,六維力傳感器能夠?qū)崟r監(jiān)測機器人與環(huán)境或物體之間的力和力矩變化,幫助機器人實現(xiàn)更自然的交互和動作控制。例如,在抓取物體時,傳感器能夠感知物體的重量和形狀,從而調(diào)整握力和動作。在人形機器人行走或進行高難度動作時,六維力傳感器能夠監(jiān)測腳部和關(guān)節(jié)的力矩變化,幫助機器人保持平衡和穩(wěn)定。此外,六維力傳感器的高精度特性,使得機器人能夠完成如精密裝配、醫(yī)療手術(shù)等高難度任務(wù)。
以宇樹機器人為例,作為國內(nèi)人形機器人領(lǐng)域的佼佼者,其產(chǎn)品廣泛采用了六維力傳感器技術(shù)。通過在手部、腳部和關(guān)節(jié)等關(guān)鍵部位安裝六維力傳感器,機器人能夠感知細微的力和力矩變化,從而實現(xiàn)諸如花樣跳繩的高難度動作,充分體現(xiàn)了六維力傳感器在提升機器人穩(wěn)定性和精確性方面的技術(shù)優(yōu)勢。
六維力傳感器已成為高性能人形機器人的標(biāo)配,通常安裝在手腕、腳腕、足底或手部,在運控規(guī)劃、姿態(tài)調(diào)整、力度感知等中起到重要作用,以提升手部操作的靈活性以及腳部行走的穩(wěn)定性,提升人形機器人在復(fù)雜環(huán)境中的自主性和適應(yīng)性,可以實現(xiàn)在碎石、地磚、草坪、厚地、草坪等不平整地面上穩(wěn)定快速行走,通過全新的腳掌姿態(tài)控制算法以及柔性自適應(yīng)多種地面。
目前特斯拉Optimus、優(yōu)必選Walker X、達闥科技的小紫XR-4、本田ASIMO、美國宇航局的Valkyrie等,都已采用六維力傳感器來提升機器人的性能。
以下是六維力傳感器在人形機器人中的一些關(guān)鍵應(yīng)用和安裝位置:
隨著人形機器人技術(shù)的不斷突破,六維力傳感器的應(yīng)用場景也將進一步拓展,為機器人智能化發(fā)展注入更強動力。
國產(chǎn)替代與國際市場:六維力傳感器的崛起
在2025年3月31日的深圳國際傳感器展會上,海伯森技術(shù)(深圳)有限公司銷售總監(jiān)單永川發(fā)表了專題演講《國產(chǎn)替代 走向世界 六維力傳感器助力人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展》,吸引了眾多行業(yè)專家和觀眾的關(guān)注。
海伯森通過創(chuàng)新設(shè)計和精密制造,實現(xiàn)了傳感器的高靈敏度與長壽命,為機器人的力覺感知系統(tǒng)提供了可靠的技術(shù)支撐。
海伯森的傳感器產(chǎn)品已通過多項國際認證,標(biāo)志著其技術(shù)實力已達到國際先進水平。在國家政策的支持下,國產(chǎn)傳感器企業(yè)如海伯森等正在快速崛起,填補高端傳感器市場的空白。憑借高性價比和技術(shù)突破,國產(chǎn)六維力傳感器正在加速替代進口產(chǎn)品,為智能制造提供更可靠的技術(shù)保障,達到精細操作的目標(biāo)。
作為國內(nèi)傳感器領(lǐng)域的先行者,海伯森將繼續(xù)發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢,推動六維力傳感器在更多領(lǐng)域的應(yīng)用。通過與機器人企業(yè)的深度合作,海伯森致力于為中國智造走向世界提供強有力的技術(shù)支撐。
未來展望:
六維力傳感器與人形機器人協(xié)同發(fā)展
未來,六維力傳感器將朝著高精度、智能化、小型化和集成化方向發(fā)展,成為智能制造不可或缺的核心技術(shù)之一。特別是在人形機器人領(lǐng)域,六維力傳感器的應(yīng)用將更加廣泛,助力機器人實現(xiàn)更復(fù)雜、更精細的操作任務(wù)。
通過人工智能算法,六維力傳感器將能夠?qū)崟r分析力和力矩數(shù)據(jù),提供更智能的控制策略。隨著制造工藝的進步,六維力傳感器將更加輕便、緊湊,便于集成到更多類型的機器人中。除了工業(yè)機器人和人形機器人,六維力傳感器還將在醫(yī)療機器人、服務(wù)機器人、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
六維力傳感器與人形機器人技術(shù)的協(xié)同發(fā)展,不僅推動了智能制造的升級,也為機器人智能化發(fā)展注入了更強動力。隨著國產(chǎn)傳感器企業(yè)的快速崛起和技術(shù)創(chuàng)新,中國在全球傳感器和機器人市場中將占據(jù)更重要的地位。未來,六維力傳感器將成為機器人感知系統(tǒng)的核心技術(shù)之一,助力中國智造走向世界。