生产线上,一束激光快速扫过锂电池极片,瞬间完成厚度、划痕、平整度的检测,广州理工学院团队历时二十年研发的技术,正让过去不可能实现的测量成为日常。
广州理工学院周延周教授团队破解了被德国科学家称为“工业测量领域世纪难题”的多界面器件轮廓测量-2。

这项突破意味着,像半导体晶圆、高端透镜这类高精度器件,终于可以实现一次性装夹完成双面测量,测量精度达到了纳米级别-2。

广州的科研人员不走寻常路。传统工业测量遇到双面器件时,只能测完一面再翻面测另一面,但“翻面”这一动作会导致定位基准丧失,精度大打折扣-2。
周延周教授从引力波探测的激光干涉方法中获得灵感,创新性地将这一技术引入工业测量领域-2。
新技术采用激光透视方法,激光束可以直接穿透被测器件,一次性获取多层界面信息-2。这不仅解决了翻面难题,还将测量精度推向了新高度。
这项技术诞生于广州绝非偶然。广东的光电产业在全国占据重要地位,各类光学器件产量巨大,对精密测量的需求尤为迫切-2。
如今,以广州激光轮廓仪工业相机为代表的技术,已经在多个工业场景中发挥关键作用。
在锂电池制造领域,从极片制备到电芯成型,再到模组与Pack集成,轮廓测量技术贯穿了全流程。它能够实时检测极片厚度,测量精度可达0.3μm,同时监测涂布余料,提升材料利用率-6。
半导体和高端透镜制造中,这项技术解决了传统测量方法无法避免的定位基准丧失问题。通过一次性装夹同步测量多界面轮廓,大幅提升了产品质量和生产效率-2。
即便技术先进如广州激光轮廓仪工业相机,在实际应用中仍面临诸多挑战。测量死角是常见问题之一,由于测量仪器和工件形状的限制,会产生部分无法有效测量的区域-3。
光学测量对环境要求较高,杂散光可能干扰测量结果-3。同时,不同的三维光学测量设备各有短板,目前市场上还没有一款能集所有优势于一身的设备-7。
部分三维光学扫描仪的测量精度相对较低,无法满足所有高精度需求-7。受环境温度变化影响,可能产生热变形误差,需要复杂的补偿操作-7。
面对这些挑战,广州的工程师们发展出了一系列创新解决方案。多相机拼接技术应运而生,通过多个相机协同工作,可以实现360度无死角测量-10。
在异性件尺寸与缺陷检测中,采用四台相机激光轴倾斜扫描,用棋盘格进行两两标定,将不同相机的数据拼接成完整3D模型-10。
先进的抗光干扰算法也大大提升了测量稳定性。新一代的激光轮廓仪能够有效消除高反材质的影响,确保测量过程可靠-4。
值得一体的是,广州激光轮廓仪工业相机在实际安装时,有经验的技术人员会特别注意传感头的位置,避免激光被墙面等物体遮挡,同时尽量远离高反射表面以减少杂散光干扰-3。
市场上的3D激光轮廓仪种类繁多,选型时需要综合考虑多项参数。测量精度是关键指标之一,目前高端设备的Z方向重复精度最高可达0.4μm,线性度最高±0.03%%F.S.-9。
采样速度直接影响检测效率,最高可达24000HZ的高速采样能力,能够满足高速生产线的需求-9。轮廓点数决定细节丰富度,从2048点到6400点不等-4-5。
抗干扰能力和环境适应性同样重要。一些先进设备具备IP67防护等级,能够适应复杂的工业环境-5。
测量范围需要与实际应用场景匹配,既有小视野的高精度设备,也有测量范围达288mm的大视野型号-6。
随着自动驾驶、集成电路等产业的深入发展,广州的激光轮廓测量技术已在广东质检局等机构应用,业内评价 “效果超预期” -2。
周延周教授团队的“离轴激光波数扫描菲索干涉测量仪”,已在第49届日内瓦国际创新发明展获得银奖-2。
生产线上,激光束快速扫过一个个工件,瞬间生成精密的三维数据。广州激光轮廓仪工业相机的故事,还在智能制造的浪潮中续写新的篇章。
网友“制造工程师老陈”提问:我们厂主要做小型精密金属件,最近想引入3D检测设备,但车间环境比较杂乱,振动也大。像广州激光轮廓仪这种光学设备,在我们这种环境下能不能稳定工作?该怎么选型?
回答:老陈提的这个问题很实际,车间环境确实是很多厂家引入光学设备时最头疼的事。首先给您吃个定心丸:现在很多工业级激光轮廓仪就是为恶劣环境设计的。
像一些型号防护等级做到IP67,防尘防水,车间常见的油污、灰尘不太会影响它工作-5。对于振动问题,好的设备会采用稳固的机械结构和减震设计,比如用精密大理石机台增加稳定性,精密线性滑轨降低振动影响-8。
选型时给您几个具体建议:一是看抗振动指标,直接问厂家设备能承受多大振动;二是现场测试,务必把设备拿到车间试运行一段时间;三是考虑安装方式,做专门的安装支架减少外部振动传导;四是软件算法,看有没有振动补偿功能。
实际应用中,可以先从要求不高的工序试点,积累经验后再推广。广州有些厂家提供定制化服务,可以根据您的车间环境做适应性调整-2。
网友“质检员小刘”提问:我是电池厂的质检员,经常要检测极片涂布是否均匀。现在用传统方法效率太低,想了解激光轮廓仪能不能解决这个问题?大概投入要多少?
回答:小刘你好!你算是问对人了,激光轮廓仪在锂电池检测方面应用已经非常成熟。你关心的极片涂布均匀性检测,正是它的强项。
像深视智能的案例显示,用三维激光轮廓仪检测涂布极片,测量重复性精度能达到0.3μm,完全满足电池行业要求-6。它能实时扫描极片表面,不仅测厚度,还能检测划痕、凹陷、鼓包等缺陷-10。
关于投入,差别比较大。入门级配置大概十几万,能够完成基本厚度测量-5。如果需要更高精度、更快速度,高端设备可能要几十万-8。
建议你们可以先明确几个需求:检测速度(每分钟测多少片)、精度要求、是否需要其他功能(如缺陷分类、数据联网等)。然后找几家广州本地供应商聊聊,他们经验丰富,经常给电池厂做方案,能给些实用建议-2。
网友“技术宅小王”提问:我对广州理工学院那个透视测量技术特别感兴趣,但它真的能取代传统方法吗?还有什么局限?未来会不会普及到普通工厂?
回答:小王眼光不错,这项透视测量技术确实是突破性创新,但要说完全取代传统方法,现在还为时过早。它的优势很明显:一次性测量多界面,避免翻面误差,精度能达到纳米级-2。
但局限也很现实:一是成本高,研发二十年的技术,初期应用成本不会低;二是适用对象有限,主要针对特定材质和形状的器件;三是操作要求高,需要专业人员调试维护。
至于普及到普通工厂,这是必然趋势,但需要时间。任何新技术都有个从高端到普及的过程。广州理工学院团队已经在推动产业化,建立智能制造与人工智能研究院加快转化-2。
预计未来几年,随着技术优化和成本下降,会先在一些高端制造领域推广,比如自动驾驶摄像头、高端光学器件等,然后逐步向更多行业扩散-2。普通工厂可能还需要等待一段时间,但技术普及的路径已经清晰可见。