,這其間
,尤其讓人感興趣的是“主動(dòng)化出產(chǎn)”的概念——一個(gè)“一站式”的機(jī)械加工車(chē)間
,該車(chē)間可在無(wú)需人工監(jiān)督的情況下用
3D打印技術(shù)來(lái)創(chuàng)造零件,并用機(jī)器視覺(jué)技能來(lái)測(cè)量和測(cè)驗(yàn)該零件
。
德州儀器(TI)的DLP?技術(shù)及其間心的數(shù)字微鏡器件(DMD)可供給完結(jié)這一切的要害要素。DLP技能是誕生于1996年的用于投影顯示的光學(xué)技能,如今已得到廣泛使用。當(dāng)被使用于3D打印和機(jī)器視覺(jué)中的疑問(wèn)時(shí),DLP技術(shù)可供給高分辨率的成像、加快出產(chǎn)速度并下降制作本錢(qián),這有助于讓主動(dòng)化出產(chǎn)的愿景變成實(shí)際。正因如此,它才變成了用老技術(shù)處理新疑問(wèn)的經(jīng)典典范。選用DLP技術(shù)的3D打印光固化(SLA)是一種多見(jiàn)的3D打印過(guò)程,與傳統(tǒng)的打印較為類(lèi)似。就像調(diào)色劑堆積在紙張上一樣 ,
3D打印機(jī)可在一系列2D截面中堆積資料層
,這么一層一層疊加起來(lái)
,就能發(fā)生3D物體
。在選用SLA技術(shù)的情況下,材料是一種可用紫外線(xiàn)(UV)光源進(jìn)行固化的樹(shù)脂
。當(dāng)該樹(shù)脂固化時(shí)
,其單體能交聯(lián)以創(chuàng)立一個(gè)聚合物鏈
—— 該聚合物鏈可發(fā)生固體材料。
當(dāng)SLA技術(shù)與DLP技術(shù)結(jié)合時(shí),DMD會(huì)由UV光源點(diǎn)亮。然后DMD的像素被別離處理,圖畫(huà)被投影到樹(shù)脂層,然后發(fā)生一系列截面,這些截面可組成3D物體。選用DLP技術(shù)能夠帶來(lái)多種優(yōu)勢(shì),比方能用光學(xué)技能使來(lái)自DMD的各個(gè)像素成像,而不是讓光源直接在樹(shù)脂上成像,這么可優(yōu)化分辨率和特征尺度。(見(jiàn)下圖)選用DLP技能的光固化:物體經(jīng)過(guò)3D計(jì)算機(jī)輔佐設(shè)計(jì)(CAD)模型得到具體的闡明。打印機(jī)軟件可將虛擬模型轉(zhuǎn)化成一系列表層以適應(yīng)當(dāng)物體的打印。和能發(fā)生100微米體素(3D像素)、根據(jù)激光的傳統(tǒng)SLA機(jī)比較,根據(jù)DLP技能的SLA機(jī)可完結(jié)30微米的體素。體素越小,轉(zhuǎn)化成的物體越滑潤(rùn),這意味著完結(jié)物體創(chuàng)立所需的后期制作處理工作就越少。此外,因?yàn)槿繕?gòu)造層的成像和創(chuàng)立是一起完結(jié)——而不是一次一個(gè)別素、逐層完結(jié)的,所以這些機(jī)器完結(jié)較大打印品的速度比傳統(tǒng)的SLA機(jī)快。DLP技術(shù)測(cè)量和測(cè)驗(yàn)物體被打印后,主動(dòng)出產(chǎn)線(xiàn)上的下一個(gè)步驟是完結(jié)具有3D視覺(jué)功用的機(jī)器,該機(jī)器可對(duì)物體進(jìn)行主動(dòng)測(cè)量和測(cè)驗(yàn)。在這個(gè)過(guò)程中也能夠使用DLP技術(shù)。傳統(tǒng)的機(jī)器視覺(jué)體系選用觸摸式坐標(biāo)測(cè)量法或使用單個(gè)攝像頭的非觸摸式2D檢查與測(cè)量法來(lái)掃描物體。DLP輔佐的3D機(jī)器視覺(jué)體系則可選用單行掃描的變異法
——
構(gòu)造光辦法。在這里(見(jiàn)下圖),數(shù)字光圖畫(huà)被投影到一個(gè)物體上。接著,這些光圖畫(huà)經(jīng)過(guò)攝像頭傳感器成像——該傳感器可借助已知的光源視點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行三角是測(cè)量,以獲取3D信息。
經(jīng)過(guò)選用DLP技術(shù)的構(gòu)造光掃描法,就能獲取任何物體的外表面積、體積和特征尺度等維度值
。
被投影的圖畫(huà)通常是黑色和白色條紋,它們由DMD將相應(yīng)的像素列敞開(kāi)和封閉而發(fā)生。咱們用投影透鏡讓來(lái)自DMD的光在被測(cè)量的物體上成像
。因?yàn)?DMD像素的尺度也許僅為5.4微米,故咱們可用較小的面板來(lái)發(fā)生高分辨率圖畫(huà)
。
與傳統(tǒng)的單行掃描法和觸摸式坐標(biāo)測(cè)量法比較,DLP輔佐的構(gòu)造光辦法有著高分辨率,并且有高達(dá)32kHz的可編程圖畫(huà)速率
,因此能發(fā)生高精度的3D實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)
。此外,DMD還可在體系設(shè)計(jì)中供給靈活性
—— 波長(zhǎng)選擇規(guī)模很廣
,可從365納米到2,500納米
。
對(duì)進(jìn)步商品質(zhì)量和下降制作本錢(qián)的需要正在一系列領(lǐng)域——包括安全、醫(yī)療、環(huán)境和科學(xué)領(lǐng)域——變得越來(lái)越強(qiáng)勁。使用TI的DLP技術(shù),工程師可獲得一種路徑來(lái)滿(mǎn)意這些需要,并能設(shè)想一個(gè)抱負(fù)的制作工廠(chǎng),其間主動(dòng)機(jī)器人可制作和測(cè)試商品。經(jīng)過(guò)供給單個(gè)或多個(gè)攝像頭的3D圖畫(huà)收集功用,DLP技術(shù)可完結(jié)3D機(jī)器視覺(jué)。該體系能將一個(gè)DMD用作空間光調(diào)制器,并用一個(gè)DMD控制器來(lái)供給對(duì)微鏡的高速控制功能。Alex Lyubarsky是德州儀器的一名光學(xué)設(shè)計(jì)工程師。
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