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光學模擬與應用案例

結構光感測系統

 應用簡介

自動化設備設計是工業4.0發展的核心之一,而其中的感測器設計更是各家廠商所關注的議題,距離感測、環境檢測、AOI、機械視覺等感測系統也分別導入至眾多應用之中,而本文內將簡述結構光感測技術。

結構光屬於3D感測系統之一,主要使用紅外光與繞射元件(DOEs)產生陣列/非陣列圖騰,照射於待測物後檢測圖騰形變與位置等資訊,進一步推算出表面輪廓,藉此得到物件的3D資訊。

模型概述
 

感測光源| VCSEL Array (850-890nm)
結構外型| Dammann Grating
波動光學計算| RSoft DiffractMOD RCWA
資料轉換介面|參數化BSDF
設計目標|全視場角 (FOV)>90°
                感測距離:20cm-1m
                穿透率:>70%
                均勻性:>70%
                繞射階數:-4th to 4th

分析/結論
 
在結構光的設計中首要目標就是產生數量足夠且清晰的點雲,以及可以均勻的涵蓋檢測範圍,在此案例中我們可透過RSoft最佳化繞射元件設計,使其-4th4th繞射光可均勻涵蓋120°的視場角(FOV),而在光源端採用VCSEL 陣列,搭配CODE V所設計的準直透鏡進一步產生清晰的圓點光斑,最終在LightTools內結合兩者的設計結果以分析整體系統效果。右圖即是使用不規則曲面作為待測物,並以紅外相機觀察實際光訊號返回的模擬影像。
 
 

 



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0112_結構光感測系統tech note.pdf

結構光感測系統
2021-01-18 16:23:00
2021-01-18 16:23:00
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