供应商正在提供各种传感器以满足行业用户的需求和预算。随着价格下降和能力增长，问题是下一个最佳应用是什么？
凭借更新、更亮的光源，ATOS 5X 可以在据 GOM 称，自动化应用程序。 （由 Capture 3D 提供）结构光系统通过投射条纹图案来测量表面，然后使用相机和复杂的软件将它们转换为计量数据的点云。精度可达数百万点以上的个位数微米。一些较新设备的捕获率以毫秒为单位。这些传感器的价格和选择正在增加。虽然大多数仍然是双摄像头立体设置，但有些人正在使用单摄像头设置以实现更灵活的设计就业，尤其是在生产线附近。更多的部署和更多的应用是该行业的标志。
该领域的先驱之一是 GOM，该公司现在正在扩展其 ATOS 结构光系统系列的选项。 “过去，每个人都将 ATOS 传感器视为高端但昂贵的扫描仪。但现在 [GOM] 提供了完整的结构光扫描仪产品线，”加利福尼亚州圣安娜市 Capture 3D Inc. 的全国销售工程经理 Frank Stone 说，该公司是 ATOS 传感器的增值经销商。 “他们认识到，要扩大市场，您必须向各种各样的客户提供服务——并不是每个人都需要像其他人一样严格的公差和精度
，”他说。
一个好的该公司如何提供多样性的例子是其入门级系统 ATOS Core。它
可以随着所有者的需求而增长。逆向工程或快速原型制作等入门级应用，根据 Capture3D，需要没有高级检查功能的扫描。完整的“入门级”套件包括将点云数据转换为 STL 格式的多边形网格的软件。 Core 提供了从手动操作到半自动操作的升级路径，其中可能包括添加接触式探头和摄影测量以实现更高质量的计量检测。同样的设备也可以最终升级为工业质量控制检测的全自动化。
但 GOM 也没有停止改进其高端系统。它的最新产品是 ATOS 5 和 ATOS 5X 产品，专为工业用途和测量集成到生产线而设计。在恶劣环境中使用结构光的关键之一是缩短收集时间，使其对振动和噪音不那么敏感。据该公司称，ATOS 5 以每秒 100 帧的速度在 0.2 秒（200 毫秒）内捕获扫描。结合 ATOS Scanbox 自动化系统，它可用于测量汽车车身封闭件、仪表板、发动机涡轮叶片或铸件。它安装在自定义集成的机器人上，可以测量完整的白车身，这在汽车制造中很常见。
投影源的多样性
Hexagon Manufacturing Intelligence 在其最新的传感器 AICON StereoScan neo 中使用红/绿/蓝 DLP 投影仪。 （由 Hexagon Manufacturing Intelligence 提供）为了进一步扩展实用性，更先进的 ATOS 5X 使用更亮的光源。 “ATOS 5X 使用集成的激光压缩器来提供更亮的光源，从而扩大了测量范围，”Stone 解释道。 “以前我们只能测量 700 毫米，有了这个新来源，我们现在可以测量到同时 1,000 毫米。每次扫描只需 0.2 秒。”从技术上讲，这仍然是结构光，不使用激光中可用的相干性来进行干涉测量——它是一种非常明亮但仍然是标准结构光设备。
Hexagon Manufacturing Intelligence，罗得岛北金斯敦，拥有近年来还开发了范围广泛的结构光扫描设备。它们分为两种基本技术，一种是使用单幻灯片投影，另一种是使用多条纹投影。单滑动传感器强调速度和在恶劣条件下的使用，包括 Hexagon 的 WLS qFLASH、BLAZE 600 和 WLS 400。
“这些传感器强调快速图像采集，”Hexagon 技术项目经理 Amir Grinboim 说。它们平均在 0.015 秒或 15 毫秒内收集数据。收集速度很重要——这使它们成为工厂车间环境的理想选择。 “哲学是 ‘随心所欲地测量’，”Grinboim 说。
另一方面，多条纹投影技术速度较慢，但分辨率更高。其中包括 Hexagon 的 AICON 产品。 “当我们拍照时，图像是由一系列投影构建而成的。这些投影是投影到零件上的线，这些线会随着图像采集过程移动并改变方向。这是一个相对较长的过程，”Grinboim 解释说，一次收集平均需要 2 秒。 “目标不是速度，而是点云的质量。”
海克斯康还在其最新的传感器 AICON StereoScan neo 中使用了红/绿/蓝 (RGB) DLP 投影仪。该传感器还具有广泛的测量范围，从 75 毫米到 1,100 毫米。这是通过改变相机镜头或基长来完成的。采集时间约为 2 秒，该设备可以配备 8 或 16 兆像素
RGB DLP 投影仪的理想应用是与 CAD 标称值相比，测量值可以转换为色差图的应用。然后将这些投影回刚刚测量的零件上。
“[这是]设计工作、工具返工以及显示铸造中库存过剩或库存不足的理想选择。工程师可以直接在零件上看到所有这些，而无需参考计算机屏幕或 PDF，”Grinboim 解释说。
Hexagon 将其称为“查看您测量的内容”或 SWYM。 “这是测量和处理铸件、锻件或注塑塑料的理想选择。如果您有大型几何零件，我们的软件会自动将多个集合拼接在一起，而不需要零件上的参考目标，”他说。
工业化和自动化
“流行的应用[用于结构光扫描仪] 包括用于逆向工程和航空航天应用的遗留工具阳离子。威斯康星州布鲁克菲尔德市 Exact Metrology 部门经理 Greg Groth 解释说，两者通常都需要更高的精度公差来满足结构光硬件的要求。Exact Metrology 提供合同测量和扫描服务、计量设备解决方案以及硬件和软件租赁服务。它提供或使用从便携式 Arm CMM 到高端 CT 扫描仪等各种计量设备。
该公司还使用 GOM ATOS 结构光系统。其中包括 ATOS II Triple Scan 和 ATOS III Triple Scan，Exact 在其合同工作中使用了它们。 Exact 还分销 Hexagon Manufacturing Intelligence 的 AICON PrimeScan。
自动化正在成为结构光设备的主流用途。 “目前，自动化领域正在采用 [结构光] 技术。随着机器人单元变得更安全、更具成本效益，同时硬件变得更便宜，在线自动化的普及率正在上升，”Groth 说。 “作为交流采集速度提高到亚秒级，开辟了吞吐效率的新世界。”
他还认为当前的工业流行语——例如人工智能、物联网和大数据分析——正在产生影响关于采用结构光系统。 “一个很大的变化是动态反馈，或循环系统。例如，扫描组件，与设计意图 CAD 数据进行比较，将这些差异反馈到制造过程，并对工具进行自适应更改以制造正确的零件，”他说。
蔡司针对自动化解决方案推出COMET Pro AE结构光系统。它增加了其他技术，例如摄影测量，以提高实用性。 （由 Carl Zeiss Industrial Metro 提供logy)Carl Zeiss Industrial Metrology LLC（位于密歇根州布莱顿）的便携式 3D 扫描产品销售经理 Ian Scribner 在他的观察中回应了这种对自动化的关注。他解释说：“在过去的几年中，[自动化] 的大部分重点都放在增强 [我们的] 软件以使硬件自动化方面。”
蔡司结构光系统的历史offers 还可以追溯到该领域的早期创始人之一 Steinbichler 公司。蔡司几年前收购了该公司及其技术。蔡司 COMET 结构光系统系列源于这一传统，但现在展示了蔡司独有的一些改进。一个例子是用于检测表面缺陷的 Zeiss ABIS II 系统。它特别适用于测量汽车制造中的 A 级车身表面——同样是为在生产线上或生产线附近使用而设计的。
蔡司的另一款最新产品是 COMET Pro AE。该装置e 用于公司的预打包自动化解决方案、AIBox 和 AIBox flex 系统。它还说明了所有供应商在结构光系统中普遍存在的另一个趋势——结合不同的计量技术来提高自动化和准确性。
“COMET Pro AE 完全致力于自动化。它还有一些额外的功能——包括摄影测量，”Scribner 说。 “这有助于更快、更准确地捕获更大的组件。它还具有光环，使用户能够扫描金属板并提供有关金属板的孔、条或切口的更好的特征细节。”
COMET Pro AE 的收集时间取决于零件的尺寸。例如，钣金车身需要几分钟。根据 Scribner 的说法，结果是在 25 到 35 µm 的精度下有数千万个点。事实上，他在近代历史上最大的成功案例是自动化测量钣金零件。
虽然 COMET Pro AE 作为“在线”设备提供，可用于样品批次检测，但蔡司还通过其 AIMax Inline 和 BestFit 提供用于在线检测的结构光解决方案产品。该公司宣传这些对质量保证、位置识别和生产控制工作有好处，包括机器人引导。
该设备还可以输出转换为 STL 格式表面的扫描点。 “通常，COMET AIMax 被编程为寻找用于在线测量的特定功能，”他说。由于它是可编程的，因此它以越来越实惠的价格避免了硬测量的缺陷。
“每年我们都看到结构光系统作为一个整体在价格上下降，在性能上提高，开辟了新的领域应用程序，”斯克里布纳说。 BestFit 的紧凑尺寸得益于其单摄像头技术。此外，认识到它们是为恶劣的环境而设计的，这两个传感器都是通过主动补偿抑制高温稳定性。
可承受性和应用
捕获和捕获3D Systems 的迷你扫描仪提供准确、快速的蓝光 3D 扫描技术。 Capture Mini 是一款便携、轻便的装置。 （由 3D Systems 提供）据位于南卡罗来纳州罗克希尔的 3D Systems Inc. 软件总监 Scott Green 表示，视觉系统市场正在发生巨大变化。高分辨率结构光系统，”他说。
该公司提供范围广泛的产品，从 3D 打印机到触觉力反馈
设备，包括一系列结构光计量系统。结构光系统的转变将因为下降而发生Green 表示，即使在质量和扫描覆盖范围增加的同时，副产品的价格也会提高。
“这些 [系统] 可以很快用信用卡购买。即使在今天，也有售价低于 10,000 美元的非常低成本、高质量的结构光传感器，”他说——这与最初引入市场的 100,000 美元以上的系统相去甚远。 3D Systems 提供其所谓的工业级扫描仪——Capture 和更小的版本 Capture Mini。另一种手持设备也使用结构光对小物品进行快速测量。
这怎么可能？这些系统需要高质量和精密的光源以及精确的投影图案。相机需要捕捉高达 16 兆像素的清晰图像。有非常复杂的软件和数学可以从这些组件中获取数据。数十年的改进使软件和算法更加复杂。然而，他认为系统是本质上……很简单。 “结构光系统基本上是两个摄像头和一个投影仪，”他说，同时配备了计算机和软件。
普通消费市场正在推动这些组件的成本和质量曲线。这个级别的计算几乎是免费的。大规模生产的智能手机和消费级相机意味着数码相机和光源正在迅速发展。
“功能组件，构建结构光传感器的实际组件变得更加实惠，”Green 说。 “所以你会看到这种高质量结构光的拥有成本下降，因为它内部的组件变得更容易获得且更便宜。”
一旦硬件成本下降，他说，伴随软件的价格压力将会增加。 Gre 表示，随着总拥有成本的降低，可以在专用用途中使用现在便宜的结构光系统恩。想一想测量汽车白车身中的齐平度或通过单个传感器对加工单元中的单个特征进行 100% 检查。
“对于正确的应用，我们将拥有更智能的传感器离产地更近了，”他说。 “这些应用程序在桌面软件中的角色将更像是一个信息聚合器。”
