1.前言

在高端智能制造領(lǐng)域，如精密裝配和點(diǎn)膠定位中，機(jī)械臂末端執(zhí)行器與目標(biāo)工位之間的快速、高精度對(duì)準(zhǔn)（對(duì)針）是保證生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)接觸式對(duì)針方式存在易磨損、精度有限和效率低下等問題。海伯森激光對(duì)針傳感器通過非接觸式測(cè)量，為這一問題提供了卓越的解決方案。然而，傳感器的硬件僅為系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，其最終性能的優(yōu)劣很大程度上取決于其內(nèi)部的核心軟件算法——高精度抗干擾中心搜索算法。該算法通過穩(wěn)健的幾何擬合與先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理策略，解決了工業(yè)機(jī)器人及自動(dòng)化設(shè)備在復(fù)雜工況下實(shí)現(xiàn)微米級(jí)精密對(duì)針的技術(shù)難題。本文將解析關(guān)鍵性能指標(biāo)及其在高端制造領(lǐng)域的典型應(yīng)用，為客戶與合作伙伴提供深入的技術(shù)參考。

2. 技術(shù)原理

通過兩條對(duì)射光路構(gòu)成一個(gè)二維坐標(biāo)體系XY。機(jī)器人或XYZ平臺(tái)移動(dòng)待校準(zhǔn)針頭在激光對(duì)針傳感器的中心附近搜索，接著引導(dǎo)待校準(zhǔn)物沿著Y方向從右向左移動(dòng)，當(dāng)待校準(zhǔn)物第一次接觸到激光束時(shí)，標(biāo)記為Y1，當(dāng)待校準(zhǔn)物剛離開時(shí)的位置標(biāo)記為Y2，Y方向的中心位置即為（Y1+Y2）/2的坐標(biāo)，同理可找X軸的中心位置；在定位XY的中心點(diǎn)后，將針頭移動(dòng)到中心點(diǎn)位置，向上提起針頭，當(dāng)出現(xiàn)兩個(gè)激光束同時(shí)消失，即為Z軸零點(diǎn)，結(jié)合以上即可確定針尖的空間零點(diǎn)。

3.關(guān)鍵性能指標(biāo)與優(yōu)勢(shì)

（1）激光對(duì)針傳感器

• 擁有超高的測(cè)量精度，30um超小光點(diǎn)使重復(fù)精度可達(dá)0.01mm
• 擁有超快的反應(yīng)時(shí)間，檢測(cè)頻率高達(dá)2kHz
• 一體化設(shè)計(jì)，布線簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊
• 內(nèi)置背景光補(bǔ)償算法，可抗強(qiáng)光干擾
• 全身IP67防護(hù)等級(jí)，防塵、防水，穩(wěn)定、可靠

（2）機(jī)器人校準(zhǔn)傳感器

• 擁有超高的測(cè)量精度，15um超小光點(diǎn)使重復(fù)精度可達(dá)0.005mm
• 擁有超快的反應(yīng)時(shí)間，檢測(cè)頻率高達(dá)2kHz120mm
• 超大工作范圍，兼容更多末端工具種類
• 專利設(shè)計(jì)防撞帽檐結(jié)構(gòu)，發(fā)生碰撞時(shí)有效保護(hù)光學(xué)鏡頭，提高可靠性與耐用性
• 15mm一體化超薄設(shè)計(jì)
• 開口式設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)大尺寸工具第六自由度校準(zhǔn)

4.典型應(yīng)用場(chǎng)景

• 半導(dǎo)體制造：晶圓傳輸機(jī)器人（EFEM、Loadport）與工藝腔室、FOUP的對(duì)針。
• 精密電子裝配：SMT貼片機(jī)吸嘴、異形插件頭與PCB板定位孔的對(duì)準(zhǔn)。
• 汽車自動(dòng)化：發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、變速箱的柔性裝配線上，機(jī)器人抓取部件與發(fā)動(dòng)機(jī)基座的精準(zhǔn)對(duì)接。
• 鋰電生產(chǎn)：卷繞機(jī)、疊片機(jī)等設(shè)備中，極片與隔膜、殼體的初始定位。

5.總結(jié)與展望

在我們研發(fā)海伯森激光對(duì)針傳感器的過程中，通過將穩(wěn)健估計(jì)理論與精密測(cè)量模型深度融合，成功解決了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)針應(yīng)用中對(duì)精度、速度和可靠性的極致要求。這一中心搜索算法不僅體現(xiàn)了我們傳感器產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力，也為我們持續(xù)提升高端智能裝備的作業(yè)能力，提供了關(guān)鍵的技術(shù)支撐。