光譜共焦傳感器作為一種新型的高精度傳感器，其測(cè)量精度最高可達(dá)±0.02%。相比于光柵、容柵或電感調(diào)頻、電感差動(dòng)變壓器式的位移傳感器，其在位移測(cè)量方面的優(yōu)勢(shì)更加明顯。如今，由于光譜共焦傳感器有著高精度、非接觸測(cè)量等優(yōu)勢(shì)，因此，其在幾何量精密測(cè)量方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如漫反射及平面反射的位移測(cè)量、平面度測(cè)量、薄膜及透明材料厚度測(cè)量、表面粗糙度測(cè)量等。
在位移測(cè)量方面，自光譜共焦傳感器問(wèn)世以來(lái)，它的主要功能便是測(cè)量位移。馬敬等對(duì)光譜共焦傳感器的色散物鏡進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了色散物鏡的結(jié)構(gòu)，提高了光譜共焦傳感器的各項(xiàng)性能；畢超等利用光譜共焦傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖間隙的高精度、高效率的測(cè)量。
在平面度測(cè)量方面，位恒政等對(duì)光譜共焦傳感器的探測(cè)誤差進(jìn)行研究，其中，在對(duì)平面探測(cè)誤差研究時(shí)，利用光譜共焦傳感器對(duì)圓平晶的平面度進(jìn)行測(cè)量，得到了平面探測(cè)誤差值。
在薄膜及透明材料厚度測(cè)量方面，朱萬(wàn)彬等分析了光譜共焦傳感器在測(cè)量透明平板的平面度時(shí)，由透明平板的折射率不同而引入的測(cè)量誤差并進(jìn)行補(bǔ)償；曹太騰等基于三維數(shù)據(jù)精確測(cè)量的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，利用光譜共焦傳感器對(duì)透明材料厚度及弧形玻璃弧面厚度進(jìn)行檢測(cè)。
在表面粗糙度測(cè)量方面，沈小燕等分析了不同測(cè)量方法測(cè)量表面粗糙度時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇了基于光譜共焦傳感器的測(cè)量方法并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，為表面粗糙度的精密測(cè)量提供了一種新的方法；林杰俊等利用光譜共焦法測(cè)量表面粗糙度樣塊的表面粗糙度，并分析了其測(cè)量不確定度。
本文利用最小二乘法計(jì)算校準(zhǔn)誤差并進(jìn)行非線性誤差計(jì)算，減小光譜共焦傳感器校準(zhǔn)時(shí)的誤差，并在不同精度標(biāo)準(zhǔn)器下，探索光譜共焦傳感器的校準(zhǔn)誤差的變化情況，對(duì)今后對(duì)光譜共焦傳感器的應(yīng)用及研究有著重要的意義。
2 光譜共焦傳感器簡(jiǎn)介
光譜共焦傳感器是近年來(lái)出現(xiàn)的一種利用不同顏色光的波長(zhǎng)來(lái)測(cè)量微小距離的新型高精度傳感器。它的原理脫胎自上世紀(jì)80年代出現(xiàn)的共聚焦顯微鏡，在此基礎(chǔ)上，又添加了彩色編碼技術(shù)，使得彩色光的波長(zhǎng)與待測(cè)長(zhǎng)度聯(lián)系在了一起。由于所測(cè)長(zhǎng)度直接與彩色光的波長(zhǎng)相關(guān)聯(lián)，使得測(cè)量精度進(jìn)一步提高，光譜共焦傳感器的出現(xiàn)極大促進(jìn)了精密測(cè)量領(lǐng)域的發(fā)展。
光譜共焦傳感器的原理如圖1所示，白光通過(guò)小孔后，可以近似認(rèn)為是點(diǎn)光源，然后通過(guò)分光棱鏡和色散物鏡，形成彩色光，彩色光聚焦于中心光軸上。當(dāng)被測(cè)物體置于彩色光的聚焦范圍以內(nèi)時(shí)，能夠?qū)⑦@些彩色光反射，使其原路返回，到達(dá)光譜儀。光譜儀與分光棱鏡之間的針孔起到了濾光的作用，只有準(zhǔn)確聚焦與待測(cè)物體表面的單色光能夠進(jìn)入光譜儀，因此，在很大程度上，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確度。
3 校準(zhǔn)方法研究
3.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
分別采用激光干涉儀與高精度測(cè)長(zhǎng)機(jī)兩種方法對(duì)光譜共焦傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。所用的激光干涉儀型號(hào)為XL-80，精度為±0.5X10-6，所用的高精度測(cè)長(zhǎng)機(jī)的精度為0.1μm。圖1 光譜共焦傳感器原理
]]>1、激光測(cè)距雷達(dá)
激光測(cè)距雷達(dá)是通過(guò)對(duì)被測(cè)物體發(fā)射激光光束，并接收該激光光束的反射波，記錄該時(shí)間差，來(lái)確定被測(cè)物體與測(cè)試點(diǎn)的距離。傳統(tǒng)上，激光雷達(dá)可用于工業(yè)的安全檢測(cè)領(lǐng)域，如科幻片中看到的激光墻，當(dāng)有人闖入時(shí)，系統(tǒng)會(huì)立馬做出反應(yīng)，發(fā)出預(yù)警。另外，激光測(cè)距雷達(dá)在空間測(cè)繪領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。但隨著人工智能行業(yè)的興起，激光測(cè)距雷達(dá)已成為機(jī)器人體內(nèi)不可或缺的核心部件，配合SLAM技術(shù)使用，可幫助機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時(shí)定位導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)自主行走。
2、激光測(cè)速雷達(dá)
激光測(cè)速雷達(dá)是對(duì)物體移動(dòng)速度的測(cè)量，通過(guò)對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行兩次有特定時(shí)間間隔的激光測(cè)距，從而得到該被測(cè)物體的移動(dòng)速度。
激光雷達(dá)測(cè)速的方法主要有兩大類，一類是基于激光雷達(dá)測(cè)距原理實(shí)現(xiàn)，即以一定時(shí)間間隔連續(xù)測(cè)量目標(biāo)距離，用兩次目標(biāo)距離的差值除以時(shí)間間隔就可得知目標(biāo)的速度值，速度的方向根據(jù)距離差值的正負(fù)就可以確定。這種方法系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量精度有限，只能用于反射激光較強(qiáng)的硬目標(biāo)。
另一類測(cè)速方法是利用多普勒頻移。多普勒頻移是指目標(biāo)與激光雷達(dá)之間存在相對(duì)速度時(shí)，接收回波信號(hào)的頻率與發(fā)射信號(hào)的頻率之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)頻率差，這個(gè)頻率差就是多普勒頻移。
3、激光成像雷達(dá)
激光成像雷達(dá)可用于探測(cè)和跟蹤目標(biāo)、獲得目標(biāo)方位及速度信息等。它能夠完成普通雷達(dá)所不能完成的任務(wù)，如探測(cè)潛艇、水雷、隱藏的軍事目標(biāo)等等。在軍事、航空航天、工業(yè)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。
4、大氣探測(cè)激光雷達(dá)
大氣探測(cè)激光雷達(dá)主要是用來(lái)探測(cè)大氣中的分子、煙霧的密度、溫度、風(fēng)速、風(fēng)向及大氣中水蒸氣的濃度的，以達(dá)到對(duì)大氣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)及對(duì)暴風(fēng)雨、沙塵暴等災(zāi)害性天氣進(jìn)行預(yù)報(bào)的目的。
5、跟蹤雷達(dá)
跟蹤雷達(dá)可以連續(xù)的去跟蹤一個(gè)目標(biāo)，并測(cè)量該目標(biāo)的坐標(biāo)，提供目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡。不僅用于火炮控制、導(dǎo)彈制導(dǎo)、外彈道測(cè)量、衛(wèi)星跟蹤、突防技術(shù)研究等，而且在氣象、交通、科學(xué)研究等領(lǐng)域也在日益擴(kuò)大。
二、按工作介質(zhì)分類
1、固體激光雷達(dá)
固體激光雷達(dá)峰值功率高，輸出波長(zhǎng)范圍與現(xiàn)有的光學(xué)元件與器件相匹配，輸出長(zhǎng)范圍與現(xiàn)有的光學(xué)元件與器件(如調(diào)制器、隔離器和探測(cè)器）以及大氣傳輸特性也相匹配等，而且很容易實(shí)現(xiàn)主振蕩器-功率放大器（MOPA）結(jié)構(gòu)，再加上效率高、體積小、重量輕、可靠性高和穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)，固體激光雷達(dá)優(yōu)先在機(jī)載和天基系統(tǒng)中得到應(yīng)用。近年來(lái)，激光雷達(dá)發(fā)展的重點(diǎn)是二極管泵浦固體激光雷達(dá)。
2、氣體激光雷達(dá)
氣體激光雷達(dá)以CO2激光雷達(dá)為代表，它工作在紅外波段 ，大氣傳輸衰減小，探測(cè)距離遠(yuǎn)，已經(jīng)在大氣風(fēng)場(chǎng)和環(huán)境監(jiān)測(cè)方面發(fā)揮了很大作用，但體積大，使用的中紅外 HgCdTe探測(cè)器必須在77K溫度下工作,限制了氣體激光雷達(dá)的發(fā)展。
3、半導(dǎo)體激光雷達(dá)
半導(dǎo)體激光雷達(dá)能以高重復(fù)頻率方式連續(xù)工作，具有長(zhǎng)壽命，小體積，低成本和對(duì)人眼傷害小的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于后向散射信號(hào)比較強(qiáng)的Mie散射測(cè)量，如探測(cè)云底高度。半導(dǎo)體激光雷達(dá)的潛在應(yīng)用是測(cè)量能見(jiàn)度，獲得大氣邊界層中的氣溶膠消光廓線和識(shí)別雨雪等，易于制成機(jī)載設(shè)備。目前芬蘭Vaisala公司研制的CT25K激光測(cè)云儀是半導(dǎo)體測(cè)云激光雷達(dá)的典型代表，其云底高度的測(cè)量范圍可達(dá)7500m。
三、按線數(shù)分類
1、單線激光雷達(dá)
單線激光雷達(dá)主要用于規(guī)避障礙物，其掃描速度快、分辨率強(qiáng)、可靠性高。由于單線激光雷達(dá)比多線和3D激光雷達(dá)在角頻率和靈敏度反映更加快捷，所以，在測(cè)試周圍障礙物的距離和精度上都更加精 確。但是，單線雷達(dá)只能平面式掃描，不能測(cè)量物體高度，有一定局限性。當(dāng)前主要應(yīng)用于服務(wù)機(jī)器人身上，如我們常見(jiàn)的掃地機(jī)器人。
2、多線激光雷達(dá)
多線激光雷達(dá)主要應(yīng)用于汽車的雷達(dá)成像，相比單線激光雷達(dá)在維度提升和場(chǎng)景還原上有了質(zhì)的改變，可以識(shí)別物體的高度信息。多線激光雷達(dá)常規(guī)是2.5D，而且可以做到3D。目前在國(guó)際市場(chǎng)上推出的主要有 4線、8線、16 線、32 線和 64 線。但價(jià)格高昂，大多車企不會(huì)選用。
3、面陣激光雷達(dá)
四、按掃描方式分類
1、MEMS型激光雷達(dá)
MEMS 型激光雷達(dá)可以動(dòng)態(tài)調(diào)整自己的掃描模式，以此來(lái)聚焦特殊物體，采集更遠(yuǎn)更小物體的細(xì)節(jié)信息并對(duì)其進(jìn)行識(shí)別，這是傳統(tǒng)機(jī)械激光雷達(dá)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。MEMS整套系統(tǒng)只需一個(gè)很小的反射鏡就能引導(dǎo)固定的激光束射向不同方向。由于反射鏡很小，因此其慣性力矩并不大，可以快速移動(dòng)，速度快到可以在不到一秒時(shí)間里跟蹤到 2D 掃描模式。
2、Flash型激光雷達(dá)
Flash型激光雷達(dá)能快速記錄整個(gè)場(chǎng)景，避免了掃描過(guò)程中目標(biāo)或激光雷達(dá)移動(dòng)帶來(lái)的各種麻煩，它運(yùn)行起來(lái)比較像攝像頭。激光束會(huì)直接向各個(gè)方向漫射，因此只要一次快閃就能照亮整個(gè)場(chǎng)景。隨后，系統(tǒng)會(huì)利用微型傳感器陣列采集不同方向反射回來(lái)的激光束。Flash LiDAR有它的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)然也存在一定的缺陷。當(dāng)像素越大，需要處理的信號(hào)就會(huì)越多，如果將海量像素塞進(jìn)光電探測(cè)器，必然會(huì)帶來(lái)各種干擾，其結(jié)果就是精度的下降。
3、相控陣激光雷達(dá)
相控陣激光雷達(dá)搭載的一排發(fā)射器可以通過(guò)調(diào)整信號(hào)的相對(duì)相位來(lái)改變激光束的發(fā)射方向。目前大多數(shù)相控陣激光雷達(dá)還在實(shí)驗(yàn)室里呆著，而現(xiàn)在仍停留在旋轉(zhuǎn)式或 MEMS 激光雷達(dá)的時(shí)代，
4、機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)
機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)是發(fā)展比較早的激光雷達(dá)，目前技術(shù)比較成熟，但機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，且各核心組件價(jià)格也都頗為昂貴，其中主要包括激光器、掃描器、光學(xué)組件、光電探測(cè)器、接收IC以及位置和導(dǎo)航器件等。由于硬件成本高，導(dǎo)致量產(chǎn)困難，且穩(wěn)定性也有待提升，目前固態(tài)激光雷達(dá)成為很多公司的發(fā)展方向。
五、按探測(cè)方式分類
1、直接探測(cè)激光雷達(dá)
直接探測(cè)型激光雷達(dá)的基本結(jié)構(gòu)與激光測(cè)距機(jī)頗為相近。工作時(shí)，由發(fā)射系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)信號(hào)，經(jīng)目標(biāo)反射后被接收系統(tǒng)收集，通過(guò)測(cè)量激光信號(hào)往返傳播的時(shí)間而確定目標(biāo)的距離。至于目標(biāo)的徑向速度，則可以由反射光的多普勒頻移來(lái)確定，也可以測(cè)量?jī)蓚€(gè)或多個(gè)距離，并計(jì)算其變化率而求得速度。
2、相干探測(cè)激光雷達(dá)
相干探測(cè)型激光雷達(dá)有單穩(wěn)與雙穩(wěn)之分，在所謂單穩(wěn)系統(tǒng)中，發(fā)送與接收信號(hào)共用一個(gè)光學(xué)孔徑，并由發(fā)送-接收開(kāi)關(guān)隔離。而雙穩(wěn)系統(tǒng)則包括兩個(gè)光學(xué)孔徑，分別供發(fā)送與接收信號(hào)使用，發(fā)送-接收開(kāi)關(guān)自然不再需要，其余部分與單穩(wěn)系統(tǒng)相同。
六、按激光發(fā)射波形分類
1、連續(xù)型激光雷達(dá)
從激光的原理來(lái)看，連續(xù)激光就是一直有光出來(lái)，就像打開(kāi)手電筒的開(kāi)關(guān)，它的光會(huì)一直亮著（特殊情況除外）。連續(xù)激光是依靠持續(xù)亮光到待測(cè)高度，進(jìn)行某個(gè)高度下數(shù)據(jù)采集。由于連續(xù)激光的工作特點(diǎn)，某時(shí)某刻只能采集到一個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。因?yàn)轱L(fēng)數(shù)據(jù)的不確定特性，用一點(diǎn)代表某個(gè)高度的風(fēng)況，顯然有些片面。因此有些廠家折中的辦法是采取旋轉(zhuǎn)360度，在這個(gè)圓邊上面采集多點(diǎn)進(jìn)行平均評(píng)估，顯然這是一個(gè)虛擬平面中的多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的概念。
2、脈沖型激光雷達(dá)
脈沖激光輸出的激光是不連續(xù)的，而是一閃一閃的。脈沖激光的原理是發(fā)射幾萬(wàn)個(gè)的激光粒子，根據(jù)國(guó)際通用的多普勒原理，從這幾萬(wàn)個(gè)激光粒子的反射情況來(lái)綜合評(píng)價(jià)某個(gè)高度的風(fēng)況，這個(gè)是一個(gè)立體的概念，因此才有探測(cè)長(zhǎng)度的理論。從激光的特性來(lái)看，脈沖激光要比連續(xù)激光測(cè)量的點(diǎn)位多幾十倍，更能夠精 確的反應(yīng)出某個(gè)高度風(fēng)況。
七、按載荷平臺(tái)分類
1、機(jī)載激光雷達(dá)
機(jī)載激光雷達(dá)是將激光測(cè)距設(shè)備、GNSS設(shè)備和INS等設(shè)備緊密集成，以飛行平臺(tái)為載體，通過(guò)對(duì)地面進(jìn)行掃描，記錄目標(biāo)的姿態(tài)、位置和反射強(qiáng)度等信息，獲取地表的三維信息，并深入加工得到所需空間信息的技術(shù)。在軍民用領(lǐng)域都有廣泛的潛力和前景。機(jī)載激光雷達(dá)探測(cè)距離近，激光在大氣中傳輸時(shí)，能量受大氣影響而衰減，激光雷達(dá)的作用距離在20千米以內(nèi)，尤其在惡劣氣候條件下，比如濃霧、大雨和煙、塵，作用距離會(huì)大大縮短，難以有效工作。大氣湍流也會(huì)不同程度上降低激光雷達(dá)的測(cè)量精度。
2、車載激光雷達(dá)
車載激光雷達(dá)又稱車載三維激光掃描儀，是一種移動(dòng)型三維激光掃描系統(tǒng)，可以通過(guò)發(fā)射和接受激光束，分析激光遇到目標(biāo)對(duì)象后的折返時(shí)間，計(jì)算出目標(biāo)對(duì)象與車的相對(duì)距離，并利用收集的目標(biāo)對(duì)象表面大量的密集點(diǎn)的三維坐標(biāo)、反射率等信息，快速?gòu)?fù)建出目標(biāo)的三維模型及各種圖件數(shù)據(jù)，建立三維點(diǎn)云圖，繪制出環(huán)境地圖，以達(dá)到環(huán)境感知的目的。車載激光雷達(dá)在自動(dòng)駕駛“造車”大潮中扮演的角色正越來(lái)越重要，諸如谷歌、百度、寶馬、博世、德?tīng)柛５绕髽I(yè)，都在其自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中使用了激光雷達(dá)，帶動(dòng)車載激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)迅速擴(kuò)大。
3、地基激光雷達(dá)
地基激光雷達(dá)可以獲取林區(qū)的3D點(diǎn)云信息，利用點(diǎn)云信息提取單木位置和樹(shù)高，它不僅節(jié)省了人力和物力，還提高了提取的精度，具有其它遙感方式所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外該技術(shù)林業(yè)應(yīng)用的分析和對(duì)該發(fā)明研究后期的結(jié)果驗(yàn)證，未來(lái)將會(huì)在更大的研究區(qū)域利用該技術(shù)提取各種森林參數(shù)。
4、星載激光雷達(dá)
星載雷達(dá)采用衛(wèi)星平臺(tái)，運(yùn)行軌道高、觀測(cè)視野廣，可以觸及世界的每一個(gè)角落。為境外地區(qū)三維控制點(diǎn)和數(shù)字地面模型的獲取提供了新的途徑，無(wú)論對(duì)于國(guó)防或是科學(xué)研究都具有十分重大意義。星載激光雷達(dá)還具有觀察整個(gè)天體的能力，美國(guó)進(jìn)行的月球和火星等探測(cè)計(jì)劃中都包含了星載激光雷達(dá)，其所提供的數(shù)據(jù)資料可用于制作天體的綜合三維地形圖。此外，星載激光雷達(dá)載植被垂直分布測(cè)量、海面高度測(cè)量、云層和氣溶膠垂直分布測(cè)量以及特殊氣候現(xiàn)象監(jiān)測(cè)等方面也可以發(fā)揮重要作用。
通過(guò)以上對(duì)激光雷達(dá)特點(diǎn)、原理、應(yīng)用領(lǐng)域等介紹，相信大家也能大致了解各類激光雷達(dá)的不同屬性了，眼下，在激光雷達(dá)這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈的賽道上，打造低成本、可量產(chǎn)、的激光雷達(dá)是很多新創(chuàng)公司想要實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想。但開(kāi)發(fā)和量產(chǎn)激光雷達(dá)并不容易。豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)和可靠的技術(shù)才能保障其在這一波大潮中占據(jù)主導(dǎo)地位。
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中國(guó)國(guó)際電視臺(tái)（CGTN）近日?qǐng)?bào)道，深圳正在成為全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的前沿陣地，而在深圳市百億科創(chuàng)基金的浪潮中，海伯森技術(shù)正以高精度傳感器為核心，成為全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵推手。作為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的“感知神經(jīng)元”，公司自主研發(fā)的六維力傳感器已批量應(yīng)用于20余家頭部機(jī)器人企業(yè)，為人形機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人及高端工業(yè)場(chǎng)景提供克級(jí)力控精度，推動(dòng)機(jī)器人感知能力邁向新高度。
破局“卡脖子”技術(shù)
在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)高度依賴進(jìn)口傳感器的背景下，海伯森依托深圳“50公里產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈”的供應(yīng)鏈優(yōu)勢(shì)，以80%零部件本地化采購(gòu)實(shí)現(xiàn)高效協(xié)同，大幅提升國(guó)產(chǎn)化響應(yīng)速度，將六維力傳感器交付周期壓縮至最快一周內(nèi)。
技術(shù)層面，海伯森通過(guò)解耦算法的創(chuàng)新，突破＜0.5%F.S非線性誤差極限，同時(shí)通過(guò)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，極大地改善了零漂溫漂的影響，成功替代進(jìn)口產(chǎn)品，助力機(jī)器人產(chǎn)業(yè)裝上了國(guó)產(chǎn)“觸覺(jué)神經(jīng)”。
定義人機(jī)協(xié)作新標(biāo)準(zhǔn)
傳感器正在重新定義工業(yè)機(jī)器人的邊界?！拔覀冋跒?0多家工業(yè)機(jī)器人公司提供這款創(chuàng)新的六維力傳感器產(chǎn)品?！焙２瑿EO王國(guó)安表示。六維力傳感器的應(yīng)用場(chǎng)景已從3C電子精密裝配延伸至醫(yī)療機(jī)器人的觸覺(jué)反饋系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“感知-決策-執(zhí)行”閉環(huán)。
海伯森六維力傳感器目前支持國(guó)內(nèi)外近20個(gè)品牌的機(jī)器人系統(tǒng)，可應(yīng)用于拖動(dòng)示教、路徑規(guī)劃、力控打磨和拋光、力控精密裝配、防碰撞、力覺(jué)反饋控制等多個(gè)場(chǎng)景，為工業(yè)自動(dòng)化提供精準(zhǔn)可靠的解決方案。
從智慧工廠到科研實(shí)驗(yàn)，海伯森用高精度感知技術(shù)證明：中國(guó)智造的突破，始于對(duì)每個(gè)微觀變量的精準(zhǔn)把控。未來(lái)，隨著人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速，六維力傳感器或?qū)⒁I(lǐng)全球機(jī)器人與人類協(xié)作的全新范式。技術(shù)賦能場(chǎng)景，感知定義未來(lái)——海伯森，與深圳機(jī)器人產(chǎn)業(yè)共赴“智”高點(diǎn)。
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防爆認(rèn)證，是根據(jù)防爆標(biāo)準(zhǔn)對(duì)設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行的檢驗(yàn)認(rèn)證工作。GB/T 3836.1 – 2021 與 GB/T 3836.4 – 2021是國(guó)家針對(duì)爆炸性環(huán)境用電氣設(shè)備精心制定的重要安全準(zhǔn)則，對(duì)設(shè)備的防爆性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及制造工藝等方面，均設(shè)定了極高的標(biāo)準(zhǔn)。HPS-FT080系列六維力傳感器和Ethernet適配器成功通過(guò)這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格檢驗(yàn)，充分證明了海伯森六維力傳感器在易燃易爆環(huán)境中能夠穩(wěn)定運(yùn)行，從而保障人員安全和設(shè)備穩(wěn)定性。
該防爆產(chǎn)品由HPS-FT080系列六維力傳感器和HPS-FT-EN2000-IO 適配器組成。
HPS-FT080系列是高性能的數(shù)字式六維力傳感器，可實(shí)現(xiàn) XYZ 三個(gè)空間坐標(biāo)軸上的力和力矩的精確測(cè)量。無(wú)論是微小的力變化還是復(fù)雜的力環(huán)境，都能迅速、準(zhǔn)確地感知并輸出可靠的數(shù)據(jù)。得益于特制基底應(yīng)變計(jì)，海伯森六維力傳感器實(shí)現(xiàn)了更好的溫漂和蠕變性能。內(nèi)置溫度補(bǔ)償算法配合自補(bǔ)償應(yīng)變片大大降低了傳感器由于溫度變化引入的溫度漂移。在工業(yè)機(jī)器人、精密裝配、自動(dòng)化生產(chǎn)線等眾多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。
產(chǎn)品特性
快速、精確測(cè)量 XYZ
三個(gè)坐標(biāo)軸上的力和力矩
– 高分辨率
– 高信噪比
– 防塵防濺設(shè)計(jì)
– 高抗過(guò)載能力
– 方便集成的緊湊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)HPS-FT-EN2000-IO適配器用于將六維力傳感器的RS485接口轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)百兆接口，同時(shí)支持更豐富和更簡(jiǎn)單的命令設(shè)置。數(shù)據(jù)輸出頻率可達(dá)到傳感器支持的最大頻率（有UDP和TCP兩種連接方式，F(xiàn)T080系列高達(dá)2700Hz）。
海伯森六維力傳感器的防爆認(rèn)證，使其在石油、化工、煤礦、航天等易燃易爆行業(yè)的應(yīng)用中具有了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在石油化工生產(chǎn)中，傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的受力情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，避免因受力不均引發(fā)爆炸事故。在煤礦開(kāi)采中，它能夠精確測(cè)量采煤機(jī)等礦用設(shè)備的工作力，確保設(shè)備在復(fù)雜的地下環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行，保障礦工的生命安全。在航天航空領(lǐng)域，海伯森六維力傳感器能夠精確測(cè)量裝配過(guò)程中的力和力矩，確保每一個(gè)零部件都能準(zhǔn)確無(wú)誤地安裝到位，避免因裝配不當(dāng)導(dǎo)致的安全隱患。同時(shí)，在飛行器的地面測(cè)試環(huán)節(jié)，它也能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)飛行器各部件在不同工況下的受力情況，為飛行器的性能優(yōu)化和安全評(píng)估提供重要的數(shù)據(jù)支持。此外，在一些對(duì)安全要求極高的科研實(shí)驗(yàn)或特殊場(chǎng)景中，海伯森六維力傳感器也能發(fā)揮重要作用。
傳感器技術(shù)作為現(xiàn)代工業(yè)與科研領(lǐng)域的核心支柱，正持續(xù)助力各行業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新突破與飛躍式發(fā)展。長(zhǎng)期以來(lái)，海伯森始終堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，投入大量資源進(jìn)行研發(fā)，不斷優(yōu)化產(chǎn)品性能。秉承“技術(shù)贏市場(chǎng)，誠(chéng)信待客戶”的原則，海伯森將持續(xù)為客戶提供高性能、高可靠性的智能傳感器產(chǎn)品和專業(yè)的技術(shù)服務(wù)支持，助力客戶降本增效，為客戶創(chuàng)造更多價(jià)值。
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活動(dòng)介紹
AGIC 2024全球人工智能大模型及應(yīng)用高峰論壇，是一場(chǎng)聚焦人工智能前沿技術(shù)與實(shí)際應(yīng)用的國(guó)際盛會(huì)，匯聚了世界各地的頂尖科學(xué)家、行業(yè)領(lǐng)袖、政策制定者以及創(chuàng)新企業(yè)家，共同探討和分享人工智能的最新研究成果、技術(shù)趨勢(shì)、行業(yè)應(yīng)用和未來(lái)發(fā)展方向。
公司介紹
海伯森技術(shù)（深圳）有限公司，簡(jiǎn)稱海伯森，是國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)和深圳市專精特新企業(yè)，在光學(xué)精密測(cè)量、工業(yè)2D/3D檢測(cè)、機(jī)器人力控等領(lǐng)域已形成成熟的產(chǎn)品矩陣，主營(yíng)產(chǎn)品包括3D閃測(cè)傳感器、3D線光譜共焦傳感器、點(diǎn)光譜共焦傳感器、激光對(duì)刀儀、超高速工業(yè)相機(jī)、六維力傳感器、激光對(duì)針傳感器等。
海伯森專注于高性能工業(yè)傳感器的技術(shù)創(chuàng)新和探索，具備光、機(jī)、電、算技術(shù)綜合應(yīng)用于傳感器產(chǎn)品的研發(fā)能力和規(guī)?；a(chǎn)能力，以突破中國(guó)高端智能傳感器“卡脖子”技術(shù)為己任，秉承“技術(shù)贏市場(chǎng)，誠(chéng)信待客戶”的原則，將持續(xù)為客戶提供高性能、高可靠性的智能傳感器產(chǎn)品和專業(yè)的技術(shù)服務(wù)支持，助力客戶降本增效，為客戶創(chuàng)造更多價(jià)值。
影響產(chǎn)品品質(zhì)的因素多種多樣，例如外觀品質(zhì)、功能品質(zhì)、性能品質(zhì)等。用戶和生產(chǎn)企業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高，除了較高的功能品質(zhì)和性能品質(zhì)之外，對(duì)外觀品質(zhì)的要求也在逐年提高，即良好的表面質(zhì)量。
然而，即便是嚴(yán)格把控制造的每一道流程，生產(chǎn)良品率也無(wú)法達(dá)到100%，這意味著總會(huì)有不合格品被生產(chǎn)出來(lái)。
而表面缺陷檢測(cè)便是阻止不合格品流入市場(chǎng)的“門神”。
1.產(chǎn)品表面缺陷檢測(cè)
作為生產(chǎn)制造過(guò)程中必不可少的一步，表面缺陷檢測(cè)廣泛應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域，包括3C、半導(dǎo)體及電子、汽車、化工、醫(yī)藥、輕工、軍工等行業(yè)，催生了眾多上下游企業(yè)。
自20世紀(jì)開(kāi)始，表面缺陷檢測(cè)大致經(jīng)歷了三個(gè)階段，分別是人工目視法檢測(cè)法、機(jī)械裝置接觸檢測(cè)法以及機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)法。
第一種是人工目視法檢測(cè)法。制造企業(yè)招聘大量的質(zhì)檢工人，采取流水線的形式進(jìn)行檢測(cè)。然而，隨著人口紅利的消失，以及工作枯燥、自由度低、薪酬較少，愿意從事質(zhì)檢的越來(lái)越少，用工難問(wèn)題愈發(fā)凸顯，這種方法不僅成本高，而且在對(duì)微小缺陷進(jìn)行判別時(shí)，難以達(dá)到所需要的精度和速度，人工檢測(cè)法還存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)一致性差等缺點(diǎn)。
第二種是機(jī)械裝置接觸檢測(cè)法。這種方法雖然在質(zhì)量上能滿足生產(chǎn)的需要，但存在檢測(cè)設(shè)備價(jià)格高、靈活性差、速度慢、易損耗等缺點(diǎn)。
第三種是機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)法。為了在不斷變化和競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈的市場(chǎng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，企業(yè)既要不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以滿足客戶需求，又要不斷提升生產(chǎn)線的效率以適應(yīng)市場(chǎng)的快節(jié)奏。采用自動(dòng)化、智能化的表面缺陷檢測(cè)方法是兼顧質(zhì)量與效率的重要手段。
即利用圖像處理和分析對(duì)產(chǎn)品可能存在的缺陷進(jìn)行檢測(cè)，這種方法采用非接觸的工作方式，安裝靈活，測(cè)量精度和速度都比較高，同一臺(tái)機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同產(chǎn)品的多參數(shù)檢測(cè)，為企業(yè)節(jié)約大筆設(shè)備開(kāi)支。
2.表面缺陷檢測(cè)存在的問(wèn)題
基于機(jī)器視覺(jué)的表面缺陷檢測(cè)將是未來(lái)研究和發(fā)展的主要方向，目前，基于機(jī)器視覺(jué)的表面缺陷檢測(cè)理論研究和實(shí)際應(yīng)用等環(huán)節(jié)均有可喜的成果，但仍存在下面主要的問(wèn)題和難點(diǎn)：
不同缺陷的種類復(fù)雜：類間差異大，工業(yè)品的外觀缺陷復(fù)雜多樣，不同類別的缺陷之間形態(tài)特征可能差異極大，這種差異導(dǎo)致檢測(cè)算法的普適性不強(qiáng)，許多缺陷需單獨(dú)開(kāi)發(fā)檢測(cè)算法，開(kāi)發(fā)復(fù)雜度極高。類間模糊性大，類間模糊是類間差異大的另一極端，即不同類別的缺陷的表觀特征具有一定的相似性，難以區(qū)分缺陷的種類，也就無(wú)法準(zhǔn)確判斷缺陷產(chǎn)生的原因，無(wú)法給產(chǎn)品準(zhǔn)確定級(jí)。背景復(fù)雜，在生產(chǎn)場(chǎng)景中難以將缺陷和背景完全分離，缺陷特征不明顯。
同類缺陷的差異較大：如下圖中的鐵軌表面缺陷和帶鋼表面缺陷，由于生產(chǎn)過(guò)程中光照條件、生產(chǎn)批次不同、設(shè)備狀態(tài)等因素的影響，同類缺陷的大小、對(duì)比度和灰度值等表觀特征呈現(xiàn)較大的變化，缺陷特征并不服從同一分布。
]]>信息科技的進(jìn)步為世界杯開(kāi)展提供了諸多的便利，賽場(chǎng)上速度與激情瞬息萬(wàn)變，由于人眼觀察存在主觀的誤差和盲區(qū)視角，現(xiàn)場(chǎng)裁判往往會(huì)借助傳感設(shè)備輔助規(guī)則判定，比如“越位”、“犯規(guī)”等。
如何抓取犯規(guī)的瞬間？通常運(yùn)動(dòng)員身上會(huì)配備穿戴式傳感器用來(lái)收集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，再通過(guò)高速攝像機(jī)進(jìn)行畫面捕捉和局部細(xì)節(jié)定位。
回觀此場(chǎng)比賽，裁判共判定兩次“點(diǎn)球”，其中阿根廷隊(duì)員禁區(qū)內(nèi)意外的手球讓雙方重回賽點(diǎn)令人咋舌。賽場(chǎng)運(yùn)動(dòng)員移動(dòng)頻繁，不可避免的存在球員間肢體碰撞或者規(guī)則限定外肢體與球面接觸的情況。
據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)記錄，射門的最快時(shí)速能達(dá)到116km，按照足球一般直徑約22cm計(jì)算，每一秒串聯(lián)的足球虛影可達(dá)146個(gè)，而一瞬間的狀態(tài)很容易被肉眼忽略！如何在賽場(chǎng)快速記錄足球的移動(dòng)情況并實(shí)現(xiàn)逐幀回放？一般現(xiàn)場(chǎng)需要部署多臺(tái)超高速攝像機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)拍攝。據(jù)了解，目前世界上最快的4百萬(wàn)像素高速攝像機(jī)分辨率2560*1600畫幅下拍攝速率最高1400幀/秒，而在降低畫幅的情況下拍攝速率可達(dá)300000幀/秒，可完美實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)物體的快節(jié)奏“慢放”。
在民用和一般商業(yè)場(chǎng)景上，高速攝像機(jī)功能集成度高，可滿足動(dòng)態(tài)攝像的需求，但是在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，應(yīng)用環(huán)境、工作節(jié)拍和規(guī)則設(shè)定的要求都更加嚴(yán)格，不僅需要能實(shí)現(xiàn)快節(jié)奏“慢放”，還需要能做到遠(yuǎn)距離的“微視”。高速工業(yè)相機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同場(chǎng)景物體的檢測(cè)、定位和識(shí)別，具備傳輸速度快，色彩還原性好，成像清晰度高等特點(diǎn)。由于高速相機(jī)拍攝結(jié)果為原始圖片，成像分辨率更高，細(xì)節(jié)更為飽滿。因此通過(guò)高速相機(jī)可以拍攝出高精度圖像用于物體細(xì)微缺陷的檢測(cè)，還能測(cè)量物體的長(zhǎng)度、角度、面積和邊緣狀態(tài)等參數(shù)；通過(guò)多次連續(xù)拍攝獲取物體運(yùn)動(dòng)瞬間各個(gè)狀態(tài)，還可實(shí)現(xiàn)“視頻慢放”，適用于工業(yè)生產(chǎn)、物理運(yùn)動(dòng)分析、化學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。
高速工業(yè)相機(jī)以往受制于技術(shù)的瓶頸壟斷，市場(chǎng)由外資品牌占據(jù)主導(dǎo)地位。自2015年后國(guó)產(chǎn)品牌紛紛崛起，本土相機(jī)逐漸實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，海伯森就在其中。對(duì)于國(guó)產(chǎn)工業(yè)相機(jī)用戶而言，選型重點(diǎn)關(guān)注的是分辨率、幀率/行頻、像元尺寸、動(dòng)態(tài)范圍、曝光時(shí)間、信噪比和相機(jī)接口等要素，除此之外還要考慮尺寸、功率，品牌、交期以及售后等。海伯森超高速工業(yè)相機(jī)系列包含線陣式和面陣式兩大類，體積輕巧安裝便捷，高度集成穩(wěn)定性好，另外多種標(biāo)準(zhǔn)接口可連接10G/40G光纖傳輸，在對(duì)景物范圍拍攝時(shí)，可實(shí)時(shí)獲取微米級(jí)的成像細(xì)節(jié)，適合于遠(yuǎn)距離“微視”檢測(cè)和高速運(yùn)動(dòng)物體的拍攝分析。此外，自有光學(xué)無(wú)塵實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)組裝車間，以及穩(wěn)定的原材料供應(yīng)鏈管理，可實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的品質(zhì)管理，保障客戶交貨周期。
