机器视觉:综合多种观察技术

锯木厂面临的最大挑战之一是，虽然成品板是按照标准尺寸制造的，但树木却不是。优化是一个过程中的过程，从有限的和有环境价值的随机形状原木输入中最大限度地输出最高价值板尺寸和质量。在优化过程中，对每个原板的3D轮廓进行分析，以优化锯子的位置，使单个板的边缘达到宽度，并将其修剪到长度，去除缺陷区域，并在生产线末端提供优化的质量和生产率。优化可以使产量提高15%或更多。在一个较大的锯木厂，平均每班切8万板英尺，每天倒两班，这相当于每年135万美元的回报。

板优化通常包括在传送带线上方和下方安装3D激光传感器，以提供每块粗糙板经过时的高密度3D几何轮廓。典型的检查速率可达每分钟120块板，有些系统运行速度可达每分钟200块板。

根据板的长度，20或更多的传感器可以实现全表面覆盖。

科技进步

在过去的30年里，3D传感技术有了长足的发展，剖面分辨率从3英寸提高了。(76毫米)至0.3英寸。(7.6 mm)间距，帧速率增加到2千赫。这些改进可以检测到更小的缺陷，并在切割路径上做出更好的决策。

检测表面缺陷如单板上的结、裂、渍等，采用二维全彩表面检测。在切割过程的早期，这些二维信息被自动分析，以切割出表面缺陷区域。添加单独的2D表面颜色检测站可能是一个挑战。集成单独的2D和3D传感器是复杂的，包括布线，通过两个检测区域跟踪工件，以及同步所有传感器的数据。由此产生的系统包含许多元素，价格昂贵，维护密集。

简化集成

为了简化这类应用中的挑战，LMI Technologies推出了一系列传感器，将3D高密度剖面扫描与真彩色2D成像相结合，用于自动视觉检测表面缺陷。每个传感器都内置了用于3D分析的激光投影仪，以及用于表面成像的大功率LED和成像仪。这些传感器具有2 kHz或更高的帧速率，提供非常高速的检测能力。其中一个传感器是LMI DynaVision chroma+scan 3300 3D轮廓和颜色传感器。

将2D和3D检测功能集成在一个传感器包中是简化积分器任务的第一步。传感器提供给积分器，内部处理能够应用光学计算方程和工厂开发的线性化因子，提供自动增益控制，以确保准确的读数独立于物体表面纹理和颜色，同时将测量值转换为工程单位。

使用多个传感器覆盖大块数据会带来同步数据和将多个传感器数据流拼接到一个文件中的挑战。为了简化这些任务，LMI开发了一个名为FireSync的同步平台，旨在接受和集成来自多个视觉传感器和其他输入的数据，如编码器和光电池监控通过输送机的部件。

在平台中结合3D测量和2D颜色数据还允许对2D地图进行内部视差校正，这可能是由工件厚度变化或向传感器移动引起的。这确保了3D轮廓和2D颜色映射完全匹配，无论工件如何定位(见图表)。

移动所有数据

即使使用智能传感器将光学信息内部减少为工程测量，今天的传感器也可以每秒生成数百或数千帧，每帧包含数百到数千个数据点。工业标准通信协议简化了集成商的工作，同时降低了实现成本和风险。

用户可以从许多标准中选择，包括USB 2.0、火线和Camera Link，后者是为工业和科学成像而开发的。每一种都有有用的功能，但最近千兆以太网(GigE)已经成为最受欢迎的，并被广泛接受。它很容易应用于低成本的电缆运行长达100米，无需中继器。数据通过一根GigE输出电缆从平台发送到主机，降低了布线成本，提高了可靠性。

更容易，多功能检查

配备了组合2D和3D传感的传感器阵列简化了集成复杂多功能检测系统的任务。通过传感器内部数据处理、FireSync平台提供的多传感器同步和数据拼接，以及标准的GigE通信，集成商的风险和开发成本被降到最低。组合功能传感器最大限度地降低了复杂性，简化了安装和布线任务，并降低了系统成本。当系统安装后，终端用户受益于系统的简单性，降低了维护成本，易于操作。

Walter Pastorius博士是LMI Technologies Inc.的技术营销顾问。

https://lmitechnologies.com

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