3D是three-dimensional的縮寫,所謂3D檢測，就是三維（x、y、z）檢測，通過傳感器等設(shè)備采集被測物的全部坐標(biāo)數(shù)據(jù)（長、寬、高），然后通過一系列的算法、程序等對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，輸出檢測結(jié)果。

智能制造領(lǐng)域的3D檢測對象主要是工業(yè)制造品為主，行業(yè)分類例如手機(jī)、汽車、新能源等行業(yè)，具體檢測對象例如手機(jī)殼、發(fā)動(dòng)機(jī)、鋰電池……

主要特點(diǎn)：

1、精度要求高，精度要求在0.003~0.1mm之間。

2、在線全檢，穩(wěn)定性要求高，適宜于在線實(shí)時(shí)檢測，取代離線抽檢。

例如：手機(jī)殼3D掃描，3D線激光傳感器與檢測品相對運(yùn)動(dòng)，輸出點(diǎn)云數(shù)據(jù)或?qū)?yīng)圖。

工業(yè)檢測的歷史比較久遠(yuǎn)，檢測的方法也比較多，比如游標(biāo)卡尺、高度計(jì)、面型相機(jī)、投影儀、2D輪廓測量儀……

為什么需要3D在線檢測？

1、市場層面：客戶要求越來越高，高度是非常重要的檢測變量和判斷依據(jù)，原有的1D或2D檢測向3D檢測轉(zhuǎn)換；3D的檢測需求量逐漸上升，特別要求在線對每個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測以及人員成本的不斷提高。

2、技術(shù)層面：3D檢測可以代替1D和2D檢測，并且完成之前做不到的檢測，3D檢測是大勢所趨。

一、3D線激光傳感器基本原理圖

3D線激光傳感器是采用三角法原理進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，線激光照在檢測品上，由CMOS芯片接收并處理，輸出千兆以太網(wǎng)信號。

二、如何正確選擇3D線激光傳感器

1、3D線激光傳感器基本物理參數(shù)

首先根據(jù)應(yīng)用檢測品的尺寸，選擇傳感器的激光線長度FOV（對應(yīng)檢測品的最大寬度）和檢測范圍MR（對應(yīng)檢測品的最大高度），并根據(jù)應(yīng)用留有足夠的余量。

2、3D線激光傳感器基本性能參數(shù)

其次，根據(jù)應(yīng)用需求和客戶要求實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，選擇X(寬度方向)和Z(高度方向)的分辨率以及檢測頻率或掃描速度，重點(diǎn)注意以下事項(xiàng)：

X（寬度方向）：激光線輪廓點(diǎn)數(shù)與傳感器內(nèi)部的CMOS芯片像素有根本關(guān)系，例如30萬像素CMOS芯片標(biāo)準(zhǔn)是640*480，寬度方向是640點(diǎn)，假設(shè)激光線長度FOV是30mm，X（寬度方向）分辨率是0.047（30/640）mm，如果進(jìn)行軟件插補(bǔ)到1920點(diǎn)，X（寬度方向）分辨率是0.016（30/1920）mm，從數(shù)值上提高很多，但在實(shí)際測量過程中是虛假數(shù)據(jù)，嚴(yán)重影響測量精度，硬件是數(shù)據(jù)可靠的基礎(chǔ)。

Z（高度方向）：Z的分辨率廠家標(biāo)注都很高，如何在實(shí)際過程中有意義？Z的分辨率可以分為理論分辨率和實(shí)際分辨率，理論分辨率對實(shí)際應(yīng)用沒有任何意義，只是宣傳的噱頭，實(shí)際分辨率才有應(yīng)用意義。檢測方法也很簡單，采用一個(gè)硬質(zhì)平板，激光線照在靜止的平板上，在軟件界面上看每點(diǎn)跳動(dòng)量，跳動(dòng)量的平均值就是實(shí)際Z分辨率。

3、實(shí)際樣品測試以及現(xiàn)場驗(yàn)證

無論采取什么措施，實(shí)際樣品驗(yàn)證是最關(guān)鍵，特別對掃描速度的影響。最高掃描速度都是在特定實(shí)驗(yàn)條件下取得的，實(shí)際情況下是不可能滿足該條件，對于項(xiàng)目實(shí)施一定要以實(shí)際測試為準(zhǔn)，而且建議采用標(biāo)準(zhǔn)樣塊進(jìn)行精度驗(yàn)證。

三、手機(jī)行業(yè)檢測應(yīng)用

手機(jī)在生產(chǎn)過程中，需要部件的檢測、裝配以及每個(gè)工序質(zhì)量的檢驗(yàn)，才能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量產(chǎn)品，其中電池異物的檢測；手機(jī)蓋內(nèi)螺絲有無、高度以及平面度檢測；點(diǎn)膠前的軌跡引導(dǎo)以及點(diǎn)膠后膠體質(zhì)量的檢測；攝像模組的檢測等等都需要對每個(gè)部件在線測量和分析，指導(dǎo)生產(chǎn)，否則不合適裝配尺寸都會影響手機(jī)外觀和性能質(zhì)量。

涂膠檢測：在手機(jī)四周邊緣上進(jìn)行涂膠可以分為二大應(yīng)用。

點(diǎn)膠引導(dǎo)：由于殼體四周邊緣位置寬度很小，點(diǎn)膠寬度小于0.5mm，高度小于0.5mm，因此在點(diǎn)膠前必須保證殼體位置準(zhǔn)確，而且放置高度均勻一致，才能避免點(diǎn)膠機(jī)點(diǎn)膠超出殼體邊緣。點(diǎn)膠引導(dǎo)由于機(jī)械的不同，主要有二種方式：

點(diǎn)膠機(jī)攜帶3D激光傳感器沿著殼體四種運(yùn)動(dòng)，輸出引導(dǎo)軌跡。優(yōu)點(diǎn)是軟件相對簡單，缺點(diǎn)是機(jī)械運(yùn)動(dòng)復(fù)雜。

點(diǎn)膠機(jī)平行移動(dòng)，軟件進(jìn)行拼接，輸出引導(dǎo)軌跡。優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械相對簡單，缺點(diǎn)是拼接軟件復(fù)雜。

2）點(diǎn)膠后膠的質(zhì)量檢測：

通過測量膠寬、膠高和膠面積，推算膠量，判斷斷膠、溢膠、少膠和膠偏等缺陷。在早期，采用2D檢測，沒有高度數(shù)據(jù)，只有寬度數(shù)據(jù)，很難準(zhǔn)確衡量點(diǎn)膠質(zhì)量，采用3D傳感器可有效解決這些問題，并快速用于生產(chǎn)。

但在實(shí)際過程中，膠有各種型號和顏色，例如白色、黑色等，也有透明和非透明之分。這需要根據(jù)客戶要求進(jìn)行選擇，如果只是定性判斷點(diǎn)膠質(zhì)量以及缺陷，相對簡單；如果定量判斷，需要根據(jù)精度、膠的特性以及透明程度進(jìn)行總體衡量，總之以客戶需求為準(zhǔn)則，選擇合適3D產(chǎn)品。

電池倉異物檢測：

電池倉異物包括金屬物體、生產(chǎn)過程塑料件以及較大的灰塵顆粒等等，這些嚴(yán)重影響裝配質(zhì)量，特別是金屬物體會造成電池短路，影響廠家聲譽(yù)。我們以技術(shù)要求：最小顆粒尺寸0.5*0.5*0.3mm為例，說明如何正確選擇3D線激光傳感器。X（寬度方向）最小尺寸0.5mm，以2倍為原則，X分辨率是0.25mm；Z（高度方向）最小尺寸0.5mm，以5-10倍為原則，Z分辨率是0.1-0.05mm；殼體最大寬度80-100mm，對照正控產(chǎn)品選擇型號LV100，其他參數(shù)均滿足LV100參數(shù)，經(jīng)過實(shí)際現(xiàn)場測試和驗(yàn)證，確定采用LV100線激光傳感器。

總體來說，3D線激光傳感器為了滿足現(xiàn)場在線實(shí)時(shí)采集要求，正朝著高速、滿足復(fù)雜物體表面特性發(fā)展，設(shè)備商集成各種傳感器，萬物互聯(lián)是大勢所趨。