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海伯森HYPERSEN光學(xué)力學(xué)智能傳感器助力工業(yè)智能制造
材料來源:LFWC          

引言:1月12日,國務(wù)院印發(fā)了《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》,規(guī)劃中明確指出,要瞄準(zhǔn)傳感器、量子信息、網(wǎng)絡(luò)通信、集成電路、關(guān)鍵軟件、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、新材料等戰(zhàn)略性前瞻性領(lǐng)域的發(fā)展。

數(shù)字經(jīng)濟(jì)浪潮席卷全球,隨著“工業(yè)4.0” 、中國制造2025等戰(zhàn)略部署出臺,新一輪產(chǎn)業(yè)革命加速推進(jìn),“智能制造” 已成為新的發(fā)展制高點(diǎn)。其中智能傳感技術(shù)作為提升信息化與工業(yè)化融合的關(guān)鍵技術(shù)之一,是國家工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展平穩(wěn)運(yùn)行的保障。

智能傳感技術(shù)的應(yīng)用加速下,基于工業(yè)場景的智能化技術(shù)應(yīng)用需求愈加豐富,智能機(jī)器人、智能制造裝備產(chǎn)業(yè)體系已經(jīng)形成。但目前經(jīng)濟(jì)形勢下,人口紅利減少,消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級促進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型,用機(jī)器降低人工重復(fù)性工作節(jié)省成本,或代替人工從事危險(xiǎn)環(huán)境工作,是數(shù)字化工場的趨勢。

工廠質(zhì)量控制體系就是為滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求,而實(shí)時(shí)進(jìn)行的質(zhì)量測量和監(jiān)督檢查系統(tǒng)。特別是3C產(chǎn)品零部件、半導(dǎo)體元器件、汽車部件加工制造、鋰電新能源等行業(yè),外觀質(zhì)量檢測是極為重要的環(huán)節(jié),傳統(tǒng)方式是由大量的質(zhì)檢人員肉眼檢測,而受制于個(gè)體生理差異和主觀判斷,測量工具不能將結(jié)果及時(shí)數(shù)字化和智能化等,極大程度影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)出速度。因此,在重復(fù)性、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)應(yīng)用場景下,比如檢測芯片高度尺寸、玻璃表面氣隙或涂膠缺陷等,工業(yè)視覺具備絕佳優(yōu)勢。

由于肉眼可識別的物體大小極限是0.1mm,所以當(dāng)個(gè)體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或者不間斷重復(fù)識別場景中,識別的效率就會大大折扣。在重復(fù)性極強(qiáng)的工業(yè)產(chǎn)線上,人工檢測很難達(dá)到一致性;尤其是當(dāng)產(chǎn)品零件和材料的精密檢測很多是以以微米甚至是納米級尺寸為標(biāo)準(zhǔn)且來料速度較快時(shí),肉眼完全無法滿足現(xiàn)場需求,就必須借助機(jī)器的視覺去做數(shù)據(jù)的采集分析。智能制造趨勢下,3C電子、半導(dǎo)體、鋰電新能源、科研醫(yī)療等領(lǐng)域,視覺檢測需求極為龐大。

△ 半導(dǎo)體芯片檢測應(yīng)用3D線光譜共焦傳感器HPS-LCF1000 △

在智能制造領(lǐng)域,2D/3D識別檢測的市場需求龐大,基于傳感器的機(jī)器感官的視覺延伸,顯得尤為重要。專注于工業(yè)智能傳感器研發(fā)生產(chǎn)的海伯森,產(chǎn)品線豐富,在技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)性強(qiáng)。

結(jié)合光、機(jī)、電、算、軟技術(shù)應(yīng)用的深度創(chuàng)新,海伯森開發(fā)了3D線光譜共焦傳感器HPS-LCF系列、點(diǎn)光譜共焦位移傳感器HPS-CF系列和激光位移傳感器HPS-LC010系列產(chǎn)品,在2D/3D精密檢測市場競爭中脫穎而出。在視覺識別、檢測領(lǐng)域,其超高速工業(yè)相機(jī)HPS-HS系列產(chǎn)品,開拓了面陣和線陣兩條產(chǎn)品線;而在2D/3D測距識別領(lǐng)域,面陣固態(tài)激光雷達(dá)HPS-3D系列和ToF測距傳感器HPS-16X系列產(chǎn)品,為工業(yè)機(jī)器人、AGV和無人機(jī)的應(yīng)用提供助力;除此之外,海伯森的激光對針傳感器產(chǎn)品HPS-LCB02還可用于工業(yè)視覺定位。

值的一提的是,海伯森在2021年發(fā)布的中國首臺3D線光譜共焦傳感器HPS-LCF1000,在技術(shù)上,采用光譜共焦原理,解決傳統(tǒng)激光檢測的難題,能實(shí)現(xiàn)對透明、反光和吸光材料的高精度檢測;在應(yīng)用上,將2D、3D視覺技術(shù)結(jié)合,同步輸出二維圖形和三維點(diǎn)云數(shù)據(jù);產(chǎn)品性能上,具備2048點(diǎn)/線的分辨率,也實(shí)現(xiàn)了業(yè)內(nèi)最高的35000線/秒的掃描速率。據(jù)海伯森相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,海伯森3D線光譜共焦傳感器HPS-LCF系列,可以賦能機(jī)器以極致入微的“視覺”感知,得益于技術(shù)的先進(jìn)性,研發(fā)難度大,市場同類產(chǎn)品少,因此產(chǎn)品具有很大的市場前景,可以廣泛應(yīng)用在科學(xué)研究、機(jī)器視覺和智能制造領(lǐng)域。比如3C電子、半導(dǎo)體、精密工件等材料的檢測。

機(jī)器本是一個(gè)在感知、思維、效應(yīng)方面全面模擬人的機(jī)器系統(tǒng),在視覺“感知”上,裝配了激光、視覺圖像傳感器的設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn)精密準(zhǔn)確的視覺定位、識別和檢測。而視覺識別更高層面的應(yīng)用是結(jié)合其他“感官”延伸,從而實(shí)現(xiàn)AI的人機(jī)交互。

觸覺的“感知”讓機(jī)器運(yùn)動(dòng)變得更為柔順,顯得更具人性化,而裝配了末端力控裝置的機(jī)器人,則可以實(shí)現(xiàn)更為安全有效的力控制和防護(hù)。

在目前的工業(yè)界中,大部分裝配生產(chǎn)機(jī)械的應(yīng)用仍在使用傳統(tǒng)的位置控制系統(tǒng),比較典型的就是通過機(jī)器視覺的引導(dǎo)和定位確認(rèn)機(jī)械臂在空間中的運(yùn)動(dòng)軌跡,來適應(yīng)外部生產(chǎn)環(huán)境的節(jié)奏。但是在某些應(yīng)用場合中,機(jī)械臂需要實(shí)現(xiàn)與人做物理上交互的安全性或者更為柔順的阻抗控制,因此,既要判斷關(guān)節(jié)的目標(biāo)位置,也需要更加精確地控制施加在末端執(zhí)行器的力,在特定產(chǎn)品精密裝配和打磨拋光應(yīng)用中,比如細(xì)小工件裝配、精密材料抓取或邊緣毛刺打磨等,就必須引入力矩/力控制輸出量,或者將力矩/力作為閉環(huán)反饋量引入控制。

由于機(jī)械臂和工作面的接觸常常是未知的復(fù)雜曲面,因而這種力/力矩的感知,必須是多維的,海伯森六維力傳感器HPS-FT系列可以同時(shí)測量空間X、Y、Z三個(gè)方向上的力和扭矩,為機(jī)械臂的運(yùn)行提供更為敏銳的觸覺感知。一般衡量六維力傳感器性能的主要指標(biāo)有,量程、精度、抗過載能力、數(shù)據(jù)輸出頻率、非線性度、蠕變、遲滯、零漂、溫漂、軸間串?dāng)_和軟件補(bǔ)償算法等,海伯森采用高精度應(yīng)變計(jì)和緊湊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),結(jié)合自主數(shù)據(jù)處理、濾波和解耦算法,可檢測出最小力0.05N,力矩0.001Mm,工作狀態(tài)中可實(shí)現(xiàn)最高2000Hz的輸出頻率,350%的安全過載,以及0.5ms的IO急停輸出。

建設(shè)數(shù)字化工業(yè),延伸智能制造“感知”,要依靠信息采集、處理、交換、存儲等能力全面提升,而工業(yè)智能傳感器為工業(yè)信息互聯(lián)提供關(guān)鍵信息及測量數(shù)據(jù),地位日益突出。隨著智能制造技術(shù)的廣度和深度需求拓展,智能傳感器更新迭代的速度將不斷加快,這就需要市場主體以更有活力的創(chuàng)新基因,推動(dòng)工業(yè)智能傳感器制造、設(shè)計(jì)開發(fā)創(chuàng)新。

雖然,在高端傳感器研發(fā)層面,產(chǎn)品研發(fā)周期長,一款傳感器產(chǎn)品也需要平均5-10年時(shí)間才能成熟,市場風(fēng)險(xiǎn)大,但是,如果基于自身技術(shù)優(yōu)勢,專注于目標(biāo)領(lǐng)域業(yè)務(wù)升級優(yōu)化,未來依然可期。

海伯森專注研發(fā)的創(chuàng)新和持續(xù)投入,已具備將光、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,在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域具備多項(xiàng)自主知識產(chǎn)權(quán),助力實(shí)現(xiàn)智慧工業(yè)和萬物互聯(lián),讓精密智能和AI傳感產(chǎn)品能夠在工業(yè)4.0時(shí)代更好地服務(wù)于全球用戶。

未來,海伯森產(chǎn)品將繼續(xù)發(fā)力機(jī)器視覺和工業(yè)自動(dòng)化賽道,為3C電子、工業(yè)自動(dòng)化、精密工件檢測、醫(yī)療、科研等行業(yè)領(lǐng)域提供精密智能和AI傳感技術(shù),為工業(yè)機(jī)器創(chuàng)造“慧眼”,并賦予機(jī)器人“手”引導(dǎo),延伸智能制造的視覺和觸覺“感知”。


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