西克应用 | 倾斜安装相机下的BGA图像矫正及平面度测量应用

• 关键词：西克,相机
• 摘要：对于基于激光三角原理的3D线扫相机，倾斜相机进行扫描是常见的操作技巧，这种操作方式在某些场景下能带来独特的优势，例如扫描有深槽孔洞或者多层结构的物体时，垂直扫描时可能因激光反射角度问题会导致数据不完整，倾斜角度可使激光线进入槽内，获取完整的三维数据；对于高反光表面或黑色吸光材质，倾斜相机也有助于改善数据的信噪比，获取更稳定的数据。但是倾斜后，相机的精度会受到不同程度的影响。本文以电子制造业的球栅阵列封装（Ball Grid Array）检测为例，介绍Ruler3000线扫3D相机倾斜扫图优化过程。

西克应用

概述

对于基于激光三角原理的3D线扫相机，倾斜相机进行扫描是常见的操作技巧，这种操作方式在某些场景下能带来独特的优势，例如扫描有深槽孔洞或者多层结构的物体时，垂直扫描时可能因激光反射角度问题会导致数据不完整，倾斜角度可使激光线进入槽内，获取完整的三维数据；对于高反光表面或黑色吸光材质，倾斜相机也有助于改善数据的信噪比，获取更稳定的数据。但是倾斜后，相机的精度会受到不同程度的影响。本文以电子制造业的球栅阵列封装（Ball Grid Array）检测为例，介绍Ruler3000线扫3D相机倾斜扫图优化过程。

SICK Ruler3002倾斜矫正

测量应用

一、检测过程

检测内容：BGA封装；

检测硬件：SICK相机Ruler3002，定制标定块；

软件：StreamSetup

相机架设：

工作距离取镜头到物体的距离

扫描图像：

相机倾斜22°：

相机倾斜51°：

对比两组图片，可以看出相机倾斜安装时，扫描的图像会发生畸变:实物焊球是光滑的球面，扫描3D图像中，圆顶有向上飞的形变。

二、原因解释

我们的一体式相机都是采用“反向布置”（如图）进行标定的，在其他架设下，会发生以下问题：1、Y 方向测量距离发生变化，测量值会随着 Z 值的变化而变化 ；2、 Z 方向测量高度发生变化；需要使用矫正才能得到正确的结果。

校正操作：

选择合适的定制Alignment标定块，进行扫描存图，使用西克官方软件StreamSetup的校准界面按照引导输入标定块参数，程序自动估算出校正矩阵并生成得到.Json格式的校准文件，导入相机，矫正工作就完成了！

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三、校正后图像

倾斜22°：

倾斜51°：

四、数据对比

剖面图：

取27个BGA球面测做10次重复性测试，其重复性精度大部分在0.0005～0.001um范围内，最大0.0027um。

五、结论

SICK 的新型 3D 视觉传感器解决方案 Ruler3000 适用于各种工业应用。当相机安装倾角引发时畸变时，通过我们的软件标定的方法，可有效消除图像的畸变问题，这一技术不仅确保了工业检测、尺寸测量等场景的准确性，更为智能制造环节中的质量管控提供了可靠的视觉保障。