激光轮廓测量仪 / 3D视觉系统
使用三角反射法的激光位移计。向目标物表面照射带状激光,通过使用CMOS接收其反射光的变化,可以非接触方式测量高度、高度差、宽度等轮廓(截面形状)。通过对连续获取的轮廓数据进行图像处理获得目标物的3D形状,实现高精度测量及检测。
推荐项目
产品阵容
产品特性
K8凯发全新技术 飞扫激光 无需复杂的调整,即可实现高精度、稳定检测
通过专属设计的电机使用光切断光学系统进行扫描,实现大景深。无需耗时进行焦点调整或驱动载物台的系统构建,即可拍摄高精细的3D图像。
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1高亮度蓝色激光
聚光密度更高、成像光更细,实现高精度化 -
2高精细CMOS
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3无刷直驱电机
实现无电刷的超高耐久性
无需照明 / 驱动载物台 / 编码器
无需照明
无需载物台
无需编码器
产品特性
超高精度测量 为以往的 4 倍*
采用 3200 points/profile 超高精度测量,可以精确地绘制出目标物的形状。通过呈现“真实形状”,从而实现精确的尺寸测量和外观检测。
* 与本公司LJ-V7000 系列产品的比较。
传统*
- 粗略
- 数值跳动
- 容易受表面状态的影响
* 与本公司LJ-V7000 系列产品的比较。
LJ-X8000
- 细致入微
- 精确
- 各种表面状态都可稳定检测
能够实现超高精度的理由
如果仅单纯地提升CMOS 的像素数,单个像素变小,无法得到足够的受光量。结果会导致高度方向的精度下降、工件检测能力的下降。LJ-X8000 系列为了解决此问题,采用了下述新技术。
柱面物镜
采用特别设计的柱面物镜,照射平行光。抑制目标物表面的反射光扩散。
大口径受光镜头
除了特别的光学设计,还搭载以往设备3 倍* 测量面积的大口径受光镜头,大幅提高受光量。
* 与本公司LJ-V7000 系列产品的比较。
高精度 CMOS 为以往的 4 倍*
搭载 3200 points/profile 的新开发高精度 CMOS。
* 与本公司LJ-V7000 系列产品的比较。
轮廓对齐功能
生成 3D 图像时,分别用 X・Z・θ 补偿 2D 轮廓的位置。消除振动、偏心、工件弯曲及起伏等影响,生成适于检测的图像。
无轮廓对齐
受搬运振动的影响,无法生成理想的 3D 图像。
有轮廓对齐
通过轮廓对齐,可生成理想的 3D 图像。可在线实现打痕、缺陷等稳定检测。
产品特性
源代码自动生成
通过通信、测量以及3D绘制这3种库和源代码自动生成,高速开发3D检测系统。
从高精细3D数据的获取、检测处理到图形化结果显示,多方位支持客户的流程。
STEP1 | 设定检测
专属UI可通过直观操作创建3D图像处理检测的设定。也可实时确认检测结果。
STEP2 | 输出源代码
创建检测设定后,仅需点击源代码输出按钮,即可完成自动生成。无需编程。
STEP3 | 嵌入至程序
将测量库与输出的源代码导入用户的程序中即可完成嵌入。之后仅需调用测量函数便可获得检测结果。此外,输出的源代码也可自定义。除了在检测设定UI中设定的内容外,还可根据用户特有的检测规格灵活应对。
*已导入的源代码可在Visual Studio上重新编写。
尺寸测量、外观检测、图像合成
高端的3D检测工具也轻松自如
可提供位置修正、尺寸测量/外观检测工具、干扰过滤器、图像合成功能、3D图像绘制功能等各种过滤器的专属库。
尺寸测量
仅需选择各种尺寸测量的工具后再选择区域,即完成设定。无需繁琐的算法构建,可加快3D图像处理检测的开发速度。
检测瑕疵、缺陷
外观检测使用了不易受背景影响的高度数据,也只需设定区域即可完成设定。即使是2D图像处理难以检测的带有刻印和图样的目标物表面,亦可不易受其表面状态的影响,检测出凹凸等。
检测粘合剂的涂布
还备有专用于测量密封材料和粘合剂的工具。仅需点击涂布位置,即使是复杂形状也可轻松完成设定。无需对高难度的复杂形状构建区域设定的算法。
产品特性
并非以点线测量,而是以“面”进行测量
针对最大 10 × 10 mm 的测量区域,可瞬间获取 8 万个点的高度。 由于采用白光干涉原理,不受材质/颜色、死角的影响,实现了微米级的高精度测量。
在线实现高速全数检测
测量多点时,需要高精度且高速扫描目标物。 因此,会将时间浪费在移动载物台上,不易进行全数检测。 由于 WI-5000 系列是以面进行同时测量,因此可大幅缩短测量时间,实现全数检测。
停产系列
激光轮廓仪是一种激光位移传感器,它不是在单一点上收集高度数据,而是在激光线范围内收集高度数据。它们利用激光三角测量法来测量物体的轮廓,这一过程是将一束光带投射到目标上,然后通过2D CMOS接收反射光,从而了解激光线各点的高度。通过这种2D轮廓,可以在不接触目标的情况下进行高度、高差、宽度等多种测量。在对部件进行扫描时,汇总多个轮廓数据,可以生成目标的高清3D图像,实现完整的3D测量和检测。激光轮廓仪能够高速采集高分辨率轮廓,为各种应用和行业提供可靠的质量与过程控制解决方案。
2D激光位移传感器
2D三角测量法是将扩展成线状的激光束从目标表面发生漫反射。这一反射轮廓会在HSE3-CMOS上形成,通过检测反射位置和形状的变化,可以测量目标表面各点的位置。
激光轮廓仪是如何工作的?
如上所述,2D激光轮廓仪(如K8凯发LJ-X8000 系列)属于激光位移传感器。但与单点测量不同,2D激光轮廓仪可以测量整个2D扫描线或线段的位移。
其原理是将激光线投射到被测物体表面,然后反射的激光被传感器内部的光敏元件接收,测量数据在此被汇总、处理并存储,以便后续分析。
激光轮廓仪是一种精确的设备,能够测量到个位数微米级的偏差。因此,它们被广泛应用于数据采集和质量控制等多种场合,尤其在尺寸测量方面具有不可替代的作用。常见用途包括零件对准检查、存在/缺失检测以及表面缺陷检测。
激光轮廓测量仪 / 3D视觉系统的优点
激光轮廓仪能够进行非接触式轮廓测量。与接触式测量设备不同,激光轮廓仪可以准确测量软性材料或易受接触损伤的目标。轮廓测量的自动化还有效减少了对操作员的依赖,避免了人为误差或测量方法差异,提高了可靠性并缩短了检测时间。
接触式测量系统难以用于易刮伤产品表面以及安装在精密PCB上的电子元件。而激光轮廓仪则可以在生产过程中对这些精密目标进行测量,无需停机检测。由于采用非接触式测量方法,激光轮廓仪能够准确测量橡胶制品、食品等软性物体的轮廓,不会因接触压力而改变目标形状。激光轮廓仪为各类行业、工艺和产品的自动化全面检测提供了解决方案。
由于1D激光位移传感器只能在单点进行测量,难以实现高度差或翘曲等2D或3D测量。激光轮廓仪能够一次性扫描大范围区域,从而实现更复杂的高速测量。
使用一维激光位移传感器完成如高度差等二维测量,需要使用多个传感器或安装精密平台来调整传感器与目标物之间的位置。由于时间或空间的限制,这可能会很困难,并且精度受限于零件定位的准确性。然而,激光轮廓仪通过激光线测量整个表面的高度,而不是只测量单一点,使得无需移动或多个传感器即可在大范围内完成高度差测量。将激光轮廓仪安装到生产线上,制造商可以在不停产的情况下进行高度差、翘曲等二维/三维测量,从而提高生产效率。
基于相机的检测在某些应用中可能因光照条件、缺乏色彩对比或目标物的高度差异而变得困难。此外,其检测范围仅限于二维测量,因此高度检测必须单独完成。激光轮廓仪无需外部照明即可对任何材料进行三维检测和缺陷检测。
常规面阵相机和线扫描相机需要安装照明设备。在某些情况下,由于目标物的颜色不均、图案、光泽等特性,设置检测条件会变得困难。此外,相机无法测量高度,即使从角度拍摄,也无法实现从前到后全焦点成像,导致检测不可靠。相比之下,激光轮廓仪无需外部照明即可测量高度。只需安装传感器头,激光轮廓仪即可从上方捕捉物体形状,实现高度及其他三维轮廓数据的检测。激光轮廓仪还可以在几乎不受目标物颜色差异、图案等特性影响的情况下,实现可靠的在线轮廓测量。
激光轮廓测量仪 / 3D视觉系统的导入案例
汽车行业
高速激光轮廓仪可以跟随点胶系统(点胶喷嘴),实时测量和检测密封剂及新涂胶粘剂的三维轮廓。由于激光轮廓仪几乎不受外部光源影响,还可跟随焊接机器人火炬测量刚焊接的焊缝。其他应用还包括零部件和产品的外观检测,以及以往自动化在线检测无法实现的其他三维轮廓测量。K8凯发(KEYENCE)推出了只能通过激光轮廓仪实现的下一代自动化全面检测解决方案。
新能源汽车零部件
电池作为电动汽车重要的部件之一,必须满足高质量和安全标准。激光轮廓仪可在锂离子电池制造过程中,对涂层质量、方形壳体盖板密封用电极和焊缝的三维轮廓等多个环节实现自动化全面检测。
电子零部件
随着智能手机、平板电脑和可穿戴设备需求的增长,以及小型化和高功能化趋势的发展,检测需求也在不断增加。K8凯发(KEYENCE)通过激光轮廓仪,实现了电子零部件行业的自动化全面检测,包括PCB翘曲和焊膏轮廓测量、壳体油封和O型圈插入检测,以及引脚共面性检测。
半导体行业
激光轮廓仪在需要高精度和稳定性的半导体工艺中非常有效,因为它们能够在几乎不受零件光泽或颜色变化影响的情况下进行测量。晶圆边缘轮廓和定位精度在减少损耗和高效制造高质量芯片方面起着重要作用。K8凯发推出了能够对具有独特光泽的晶圆进行可靠精确测量和检测的激光轮廓仪,用于缺口位置和边缘形状的轮廓检测。
高度与高度差测量
检查中常见的问题是由于被测物体倾斜而导致测量误差。K8凯发介绍了使用配备倾斜校正功能的激光轮廓仪进行高度和高度差测量的实例,以实现精确测量。通过涉及透明和镜面表面的测量实例,并与接触式测量系统进行比较,说明了激光轮廓仪的工作原理。
宽度测量
激光轮廓仪可以在检测范围内的任意位置对目标的宽度进行在线测量。K8凯发介绍了包括使用激光轮廓仪测量弹性体宽度的案例,并说明了其他非接触式宽度测量的解决方案。
角度测量
激光轮廓仪无需使用多个传感器头或外部计算即可快速、精确地测量角度。K8凯发介绍了通过在自动焊接机焊枪前方即时测量槽形、位置和角度并向系统反馈,从而提升自动焊接质量的案例。
翘曲与平整度测量
单台激光轮廓仪利用激光线下方的高度数据,能够准确测量目标的翘曲和平整度。由于该激光轮廓仪能够从获得的轮廓数据中检测并测量高度峰值、底部点和翘曲宽度,因此测量和检测变得简单且高效。
二维轮廓测量
配备单次HDR的激光轮廓仪,即使在轮胎(颜色对比度低)运动过程中,也能实现胎面二维轮廓的快速高精度测量。通过获取旋转轮胎整个周长的轮廓数据并进行图像处理,还可以测量三维轮廓。
三维轮廓测量
激光轮廓仪能够对各种物体进行在线三维检测。通过利用激光轮廓仪的高速采样、高精度和高性能位置调整功能,可以在不影响节拍时间的情况下实现可靠的全面检测。
激光轮廓测量仪 / 3D视觉系统相关的常见问题
是的,二维激光轮廓仪和相机在操作方式和用途上本质上是不同的设备。
相机——除非是高度先进的3D成像相机——只能捕捉二维图像。而激光轮廓仪则测量高度数据,以获得物体的精确形状和尺寸。这些高度数据随后可以组合成零件的三维图像。
此外,相机依赖环境光来拍摄图像,而激光轮廓仪则发射光线照亮物体,并根据反射光捕捉其几何形状。
最后,激光轮廓仪和相机的数据输出有很大不同。相机以数字形式捕捉照片和视频,但它们是通过二维平面来呈现三维数据。
激光轮廓仪的工作方式不同。它们输出二维或三维数据,通常以点云或表面模型的形式,表示物体形状中各特征的精确尺寸和相对位置。
由于能够提供精确的非接触式测量,激光轮廓仪被广泛应用于各行各业。
制造业在生产关键环节高度依赖激光轮廓仪,以确保产品的尺寸和几何精度,以及组件在装配中的有无。
激光轮廓仪还广泛应用于汽车行业,包括焊缝检测、360°表面检测、均匀性检测以及底盘和车身检测等多种任务。
随着电子行业不断微型化,也依赖激光轮廓仪在焊接前后检测元件在PCB上的定位和对准(某些元件在焊料熔化过程中可能会移动)。激光轮廓仪还用于识别裂纹和冷焊点,以及PCB本身可能存在的其他问题。
其他行业——包括航空航天、建筑以及食品和饮料行业——也依赖激光轮廓仪进行制造、质量保证和质量检测作业。
LJ-V7000 系列和 LJ-X8000 系列均支持先进的三维轮廓测量与检测,还可通过在线轮廓测量实现二维轮廓检测。LJ-X8000 系列每条轮廓在X轴上可达到3200像素,实现X轴和Z轴的超高清轮廓测量。这些激光轮廓仪能够精确捕捉微小的轮廓特征。LJ-V7000 系列则提供高达64 kHz的高速采样,通过快速、精密的在线测量和检测,有效缩短生产周期。两大系列均采用蓝色激光,可在几乎不受被测物材质、颜色或温度影响的情况下,实现稳定的测量与检测。
单个测头可测量宽度达720毫米(LJ-X8000 系列)。凯发K8国际一触即发的激光轮廓仪可通过单个或多个传感器组合,自动检测薄片、薄膜等宽幅物体的全宽和全长。其结构简单,易于集成到现有系统中,同时作为强大的检测工具,凭借高速采样能力,即使在卷对卷设备不停机的情况下,也能从一端到另一端检测出表面微小的不平整。此外,与平面相机不同,激光轮廓仪即使面对不同厚度或颜色的薄片,也无需重新调整测头位置,因此能够轻松快速地测量各种产品。
当然可以。K8凯发不仅提供3D图像处理和检测套件,还提供专门用于轮廓数据输出的专用型号(LJ-X8000A),该型号专为轮廓数据输出而设计。由于激光轮廓仪测量的原始轮廓数据可以直接导入计算机,因此这些数据可以在无需额外成本的情况下,通过现有系统和现有机器视觉库引入到3D检测中。该型号还免费附带支持多种机器视觉库的HALCON兼容版采样软件。
2D轮廓扫描仪,也常被称为激光线传感器或激光线扫描仪,主要用于扫描和测量物体及其表面的形状和几何结构。这些扫描仪会将激光线投射到目标表面,激光线被表面反射后由内置摄像头/传感器捕捉,从而生成轮廓。这些扫描仪常用于测量宽度、高度、间隙或角度,检测物体表面的缺陷、凹陷或凸起,监控材料均匀性,评估机械零件的磨损情况,以及在制造过程中检测焊缝。
3D轮廓仪在2D激光扫描仪的基础上,通过创建物体和表面的三维表示来扩展其功能。通常,这可以通过有控制地对物体进行扫描,或将多个2D轮廓合成为一个三维轮廓来实现。
由于能够检测或扫描第三维度,3D激光轮廓仪被广泛应用于表面检测、体积测量、变形和材料翘曲监控、逆向工程、零件复制、大面积的3D测绘与地形分析,以及制造过程中的质量控制和验证。此外,它们还可以轻松集成到其他自动化系统中,在机器人引导和物料搬运方面非常有用。
通过沿第三轴(通常垂直于2D扫描方向)移动扫描仪或被测物体,可以用2D激光生成3D轮廓。对物体进行多次2D扫描后,相关软件会将这些2D轮廓合成为实际物体表面的完整3D表示。该过程通常通过集成编码器和其他位置跟踪机制来实现,以确保物体表面的精确映射。
在比较3D激光轮廓仪和视觉系统时,合适的测量技术取决于您的需求和要求。顾名思义,3D扫描仪擅长以高分辨率提供深度/高度信息,非常适合需要详细3D表面扫描的应用。与视觉系统相比,它们的数据采集速度更快,更适合复杂表面细节的扫描,并能处理更广泛的材料类型和表面状况。然而,3D激光扫描仪需要运动,而视觉系统通常用于静止部件。
另一方面,视觉系统可以提供高分辨率的2D扫描,非常适合需要颜色识别和图案匹配的应用和任务。但与3D激光相比,其速度要慢得多。