• Contatto vendite Cognex: 02 30578196

  • Contatti

Blog Cognex

Come funzionano i sensori di spostamento laser

I sensori di spostamento laser, comunemente noti come laser puntiformi, misurano un singolo punto utilizzando una riflessione triangolare. I profilatori laser, invece, misurano un'intera linea. La precisione di misurazione dei sensori di spostamento laser è elevata, ma l'efficienza è bassa perché i dati sono raccolti punto per punto. I profilatori laser presentano il compromesso opposto. Scansionano la superficie e formano rapidamente dei contorni 3D, ma la precisione diminuisce. La scelta su quale tipo di approccio di misurazione laser utilizzare dipende dai requisiti dell'applicazione, soprattutto se la priorità è la precisione o la velocità. 

Che si tratti di contare i biscotti in un contenitore a conchiglia, di verificare l'allineamento dei pannelli di un'automobile o di misurare la posizione dei componenti elettronici su un circuito stampato, l'elenco delle applicazioni di produzione che possono beneficiare di un sistema di visione 3D semplice da utilizzare è praticamente illimitato. 

Oggi, i progettisti di visione artificiale 3D hanno più opzioni a loro disposizione per risolvere applicazioni 3D, compresi i sistemi di spostamento laser (chiamati anche scanner laser), soluzioni stereoscopiche e del time-of-flight (ToF, tempo-di-volo). Di queste tre soluzioni, i sensori di spostamento laser sono i più comuni e forniscono l'acquisizione dei dati 3D più rapida, più precisa e più conveniente tanto per le operazioni in linea quanto per quelle offline. 

Profilatori rispetto a spostamento lineare rispetto a spostamento a scansione matriciale

Un sensore di spostamento laser può generare misure precise di superfici 2D e 3D, tra cui l'altezza, la larghezza, l'angolo, l'area e la posizione di un oggetto. I sensori di spostamento laser rientrano in tre tipi principali: profilatori lineari, sensori di spostamento lineare e sensori di spostamento a scansione matriciale. 

I profilatori laser generano sezioni di immagini 2D (ad esempio, un'immagine dell'oggetto tagliata a metà) oppure mappe di superficie 3D impilando i singoli profili in un'immagine continua. Di norma ciò avviene utilizzando i dati di movimento da un encoder che traccia l'oggetto sotto scansione.

Confronto tra mappa di altezza 2D e nuvola di punti 3D

Mappa di altezza 2.5D (sinistra) e nuvola di punti 3D (destra)

I sensori di spostamento laser portano questa operazione a un livello successivo, generando vere e proprie nuvole di punti 3D dell'intero oggetto per una migliore precisione e usabilità (presumendo che il software di elaborazione delle immagini sia stato pienamente ottimizzato per lavorare in un vero e proprio ambiente 3D). Inoltre i sensori di spostamento laser sono montati sopra, e occasionalmente sotto, i nastri trasportatori per scansionare gli oggetti in movimento. A volte questi sensori sono attaccati all'estremità di bracci robotici per fornire il movimento di scansione da sensore a oggetto.

Nastro trasportatore con robot che preleva componenti in metallo fuso ispezionati

Infine, alcuni sensori di spostamento a scansione matriciale utilizzano specchi micro-elettromeccanici per spostare la luce laser intorno all'oggetto piuttosto che dipendere dal fatto che l'oggetto si sposti in relazione al laser. 

La triangolazione laser misura l'altezza

I sensori di spostamento laser utilizzano la triangolazione laser per determinare l'altezza di un pixel da un piano di base calibrato (si pensi alla posizione dello  zero” su un grafico a linee). 

In funzione, i sensori di spostamento laser proiettano una linea laser su un oggetto che può essere fermo o in movimento relativo. Ad esempio, un sensore di spostamento lineare come quello usato nel sistema di visione artificiale In-Sight 3D-L4000 può essere montato sopra un trasportatore in movimento oppure su un braccio robotico in movimento. 

Posizionato a una distanza e con una angolazione note rispetto al generatore di linee laser all'interno del sensore di spostamento laser, un sensore digitale acquisisce la luce riflessa. Il software di triangolazione laser in esecuzione all'interno del sensore ricostruisce la mappa della superficie o la nuvola di punti 3D sulla base dei cambiamenti della forma della linea laser proiettata mentre si muove sull'oggetto. Il risultato viene quindi comunicato a valle ai PLC, ai sistemi di movimentazione dei materiali e/o al software di tracciamento della produzione per ulteriori azioni.

 

2D e 3D: il meglio dei due mondi

Sulla base di questi semplici principi di funzionamento, i sensori di spostamento laser sono ampiamente utilizzati per misurazioni di profili, posizioni e distanze per numerose applicazioni di produzione industriale, tra le quali:

  • Presenza/assenza negli assemblaggi del settore automobilistico
  • Misurazioni di tenuta e di volume per alimenti e imballaggi
  • Ispezioni dello stampo, dello spessore e del nastro nelle applicazioni di estrusione
  • Ispezioni dell'altezza, della posizione e dell'allineamento a filo nel settore dell'elettronica e dei prodotti di consumo imballati

Oltre alla loro precisione, i sensori di spostamento laser sono rapidi, capaci di acquisire milioni di punti di dati 3D al secondo per costruire modelli di nuvole di punti 3D ad alta risoluzione. La capacità di lavorare a velocità molto elevate consente di misurare al 100% i prodotti che si spostano lungo un trasportatore, eliminando così la necessità di fermare la linea per campionare il prodotto. Ciò si traduce in costi più bassi, migliore qualità e maggiore produttività.

I sensori di spostamento laser più affidabili forniscono immagini in scala di grigi 2D e nuvole di punti 3D. Utilizzando sistemi avanzati di scansione laser speckle-free, i sensori laser di spostamento di nuova generazione dispongono dell'uniformità e della potenza ottica per generare immagini 2D di qualità elevata. Questi sistemi avanzati offrono un funzionamento affidabile anche se montati a testa in giù, sotto un nastro trasportatore dove la contaminazione è tradizionalmente un problema per i proiettori laser.

21-032 Speckle Gif

Linea laser blu speckle-free (sinistra) e laser rosso con speckle (destra)

Come osservato in precedenza, l'ampia gamma di misurazione dei moderni sensori di spostamento laser, unita ai più potenti e intuitivi programmi software di visione industriale, conferisce ai sistemi di profilatori laser la capacità di risolvere virtualmente qualsiasi applicazione di misurazione 3D in linea. Ciò fa risparmiare ai produttori e ai costruttori di macchine tempo e costi, aumentando allo stesso tempo la qualità complessiva dei loro prodotti.

Altri post in merito a

OTTIENI L’ACCESSO AD ASSISTENZA E FORMAZIONE IN MERITO AI PRODOTTI E MOLTO ALTRO ANCORA

Entra a far parte di MyCognex

AVETE DELLE DOMANDE?

I rappresentanti Cognex sono disponibili in tutto il mondo per supportarvi nelle vostre necessità di lettura dei codici a barre industriali

CONTATTI