什么是 3D 激光三角测量？顾名思义，该技术使用三角计算从投射到物体上的激光线（或激光点）的图像计算物体的高度。

图片来源：Teledyne DALSA

您能否解释一下，在过去二十年里，3D视觉技术发生了怎样的变化？

像其他各种技术一样，3D激光断面仪也受益于更高速度下的密度增加、占地面积减少和微芯片集成水平提高。更高的速度、更大的带有专用微处理器的FPGA和低功率、小尺寸的激光器使3D激光剖面仪更容易被用于一些在线检测应用。

为什么一维（线扫描）和二维（面积成像）在15年前主导了整个行业？

一维和二维成像传感器继续蓬勃发展，因为这些是3D激光传感器的核心构件之一。例如，具有集成图像增强功能的高帧率图像传感器使3D激光测绘仪能够提供更高的分辨率和更高的可靠性。

是什么让3D技术比这些平台更有优势？

图像传感器的质量和速度、嵌入式视觉、FPGA、激光器、光学器件和智能系统的平行进步，使3D成像成为今天更可行的选择。3D成像技术现在成本低、可靠、可重复、易于实施，并在各种高要求的应用中得到验证。虽然一维和二维仍在广泛使用，但3D现在几乎在所有情况下都能为决策矩阵增加宝贵的信息。

为了获得更好的结果，应用通常结合一维、二维和3D相机和传感器，以获得更多关于物体的信息，作为决策的基础。更好的决策可以推动效率，减少浪费，并提高利润率。

Teledyne提供哪些3D激光三角测量平台？与消费者可获得的类似设备相比，这些设备如何？

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Z-Trak2™系列3D激光测绘仪采用Teledyne的3D图像传感器技术。Z-Trak2 S2K0系列具有45,000赫兹剖面和5GigE Vision接口，针对高速、在线3D测量应用，而Z-Trak2 V2K0系列具有10,000赫兹剖面率和1GigE接口，针对成本敏感的在线测量应用。

此外，Z-Trak2系列具有基于硬件的实时轮廓采集和处理功能，简化了系统设计，同时最大限度地减少了处理开销。凭借其单次扫描的HDR，Z-Trak2可以扫描不同反射率的表面，它避免了使用不同曝光时间的多次扫描来捕捉表面细节时所需要的复杂的图像对齐和图像拼接。

单线多传感器同步及其通过组合不同类型的多个Z-Traks来创建一个共同的测量空间的能力，确保了强大、可靠和可重复的结果。

您能解释一下3D激光三角测量法是如何建立图像的吗？

一个典型的3D激光剖面仪使用激光线和二维图像传感器之间的三角关系来进行测量。3D激光断面仪包含一个激光器，与图像传感器的距离是已知的；图像传感器相对于激光器倾斜了一个已知的角度。

传感器上成像的激光线的距离、角度和位置被用来计算物体沿激光线的高度（Z）和宽度（X）。两个连续轮廓之间的已知位移提供了沿运动的长度（Y）。

这项技术是如何保持低成本的？

集成式激光三角剖面仪更容易使用和设置，不需要对操作员进行专门的培训就能得到结果。例如，所有的Z-Trak2型号在出厂前都经过校准，以世界测量单位输出高度和宽度。

此外，所有Z-Trak2型号都使用标准的现成电缆和网络组件，以建立成本效益高的3D测量系统。为了进一步降低总拥有成本，Teledyne DALSA还在使用Z-Trak1或Z-Trak2时提供免费的Sherlock 8软件许可（一种经过现场验证的点选式机器视觉软件包，适用于工厂车间应用）。

您能解释一下高速CMOS传感器的进步与FPGA和强大的嵌入式系统的结合是如何推动这项技术的？

高性能CMOS图像传感器提供了高帧率和片上功能，如HDR、分选和多AOIs。高帧率/剖面率使3D剖面仪能够以更高的分辨率扫描快速移动的物体，而不会降低生产线的速度。当与FPGA结合时，剖析器可以从各种预处理步骤中卸载处理器，同时以确定的方式提供结果。

在不影响精度的情况下，3D激光三角测量法可以在什么范围内操作？

利用这项技术可以实现广泛的光学排列，而不必改变处理结构。简单地改变机械和光学设计以获得不同的分辨率，可以从几米下降到5微米。

为什么用户现在越来越多地转向这种技术？

成本的降低、速度的提高、部署和维护的方便，使3D剖面仪得到更广泛的接受。几乎所有的机器视觉应用都可以使用在线高度、宽度和长度测量来提高产品质量和减少浪费。

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是什么使这项技术易于集成，为什么会有这样的优势？

像Z-Trak2这样的集成激光三角测量仪包括一个激光器、一个二维图像传感器、镜头和过滤器，这些都是在工厂校准过的。它们的目标是易于使用和低维护，因为它们不需要特别的操作员培训或任何现场重新校准。

此外，一些轮廓传感器，如Z-Trak2，使用标准的现成电缆和网络组件来建立成本效益高的3D测量系统。与第三方或专有软件包的互操作性使整合变得灵活，并保留了对软件工具的投资。为了帮助进一步降低拥有成本，Teledyne DALSA提供免费的Sherlock 8软件许可。

如何利用人工智能来推动这项技术？

现代电子技术和人工智能（AI）的发展，使系统变得更加强大，而且成本合理。例如，我们的Z-Trak系列剖面仪在输出剖面图的同时也输出强度数据。通过结合这些数据，人工智能模型可以对不同的缺陷进行分类。

3D激光三角测量法有哪些缺点？Teledyne是如何解决这些问题的？

剖析仪中使用的三角测量设置会产生遮挡，因为激光和图像传感器总是相互成一个角度。Teledyne DALSA能够将多台Z-Trak轮廓仪结合起来，从不同角度扫描物体，以消除遮挡现象。激光斑点也是一个挑战，它是激光器本身产生的固有噪声，降低了系统的分辨率。