O3X120 - 3D扫描仪 IFM - 免费用户手册

用户手册 O3X120 IFM

操作说明

3D 摄像头

03X120

03X130

03X16x

03X18x

目录

1 初步说明 3

1.1 使用的符号 3
1.2 警告 3
1.3 法律和版权信息.... 3
1.4 开源信息 4

2 安全说明 5

2.1 设备上的安全符号 5
2.2 激光安全 5
2.3 网络安全 6

3 指定用途.... 7

3.1 应用范围 7

4 安装 8

4.1 安装说明 8
4.2 热管理.... 9
4.3 安装设备 9

5 电气连接....10

5.1 配线 11
5.2 使用多台设备.... 12

6 设定 13

6.1 设定设备的参数.... 13
6.1.1 编程示例 13
6.2 最佳物体检测.... 13
6.3 更新固件 14

7 故障排除 15

8 维护、修理及处理 16

术语表.... 17

1 初步说明

说明、技术资料、认证和其他信息可通过扫描设备/包装上的二维码或访问网站 www.ifm.cn 获取。

1.1 使用的符号

√ 要求
▶ 说明
▷ 反应，结果

[...] 按键、按钮或指示标记

→ 交叉引用

重要说明

如不遵守，可能导致故障或干扰

信息

补充说明

1.2 警告

警告可能会发生人身伤害和财产损失。有助于实现安全的产品处理。警告的分级如下：

警告

严重人身伤害警告

▷ 若不注意警告，可能造成致命和严重伤害。

注意

轻度到中度人身伤害警告

▷ 若不注意警告，可能造成轻度到中度伤害。

注意

财产损失警告

▷ 若不注意警告，可能造成财产损失。

1.3 法律和版权信息

© ifm electronic gmbh 保留所有权利。未经 ifm electronic gmbh 同意，不得复制或使用本说明书的任何部分。

我方页面上使用的所有产品名称、图片、公司或其他品牌均为各自权利所有者的资产。

1.4 开源信息

如需了解更多开源信息，请参阅：documentation.ifm.com。

2 安全说明

- 所述产品为集成至系统的子组件。

• 系统架构师为系统的安全负责。

• 系统架构师根据运营商和系统用户提供的法规和规范要求来实施风险评估和存档。该存档必须包含针对运营商和用户（如适用，还要包含系统架构师授权的维修人员）的所有必要信息和安全说明。

• 设定产品前请阅读本文档，并在产品整个使用周期内妥善保管本文档。

• 产品必须适合相应的应用和环境条件，且不受任何限制。
• 仅将产品用于指定用途（→指定用途）。
• 如果未遵照操作说明或技术资料，则可能导致人身伤害和/或财产损失。
• 对于操作员擅自改装产品或错误使用导致的任何后果，制造商概不承担任何责任。
• 必须由机器操作员授权的合格人员执行产品的安装、电气连接、设置、操作及维护工作。
• 防止产品和电缆损坏。
• 将产品保存在原包装中。

2.1 设备上的安全符号

设备使用以下符号。为避免危险，请遵守说明：

• 电源必须符合 IEC 61010-1，第 9.4 章 - 限制 - 能源回路。
• 激光安全。
• 防护等级为 III 的设备。仅适用于 PELV 回路运行。

2.2 激光安全

设备上的标记：

CLASS 1 LASER PRODUCT

IEC 60825-1:2014

21 CFR 1040.10

设备发出 1 级激光的不可见激光辐射 ( λ=850\ nm±10\ nm )，依据

IEC 60825-1:2014 和
• EN 60825-1:2014 + AC:2017 + A11:2021 + A11:2021/AC:2022。

美国

Complies with 21 CFR 1040.10 except for conformance with IEC 60825-1 Ed. 3, as described in Laser Notice No. 56, dated May 8, 2019.

打开或损坏设备的警告

警告

如果设备被打开或损坏，将无法保证激光的安全性。

▷ 可能造成皮肤或眼睛损伤。
▶ 仅可由制造商打开设备。
▶ 如果设备损坏，请停止使用并断开电源。

2.3 网络安全

注意

不受保护的网络环境。

设备不包括 IEC 62443 规定的 IT 安全措施。

▷ 允许未经授权的数据读取或写入访问。
▷ 可在未经授权的情况下操作设备。
▶ 检查并限制设备的访问选项。

3 指定用途

O3X1xx 3D 摄像头是利用飞行时间原理，逐点测量摄像头与最近表面之间距离的光学摄像头（下称“设备”）。该设备使用红外光源照亮场景，并通过表面反射的红外光计算距离。

设备提供描述以三维方式拍摄的场景之数据。此数据通过以太网来输出并通过用户来评估。该设备的参数设定还可通过以太网来执行。

▶ 该设备仅可在牢固安装时操作，不能作为便携式或手持设备。

3.1 应用范围

根据 EN IEC 61010-2-201，就设备安全性而言，额定可用于以下操作条件：

• 室内使用
• 海拔高达 2000 米
• 最高达 90% 的相对空气湿度，无冷凝
• 3级污染程度

电磁兼容性 (EMC):

设备旨在用于工业环境。

该产品可能在居住区内造成无线电干扰。

▶ 如有需要，请采取适当的 EMC 屏蔽措施。

4 安装

图 1: 安装

1 水平安装设备

2 孔径角

3 物体

4 视场

5 设备和物体之间的距离

4.1 安装说明

安装设备时，遵守以下说明：

如果不遵守说明，可能会出现测量误差。

▶ 将物体 (3) 放入视场 (4) 内。
▷ 视场的大小会在技术资料中指明。视场的大小取决于设备与物体 (5) 的距离：距离增大时，视场将变得更大。
▶ 避免地板直接反射。
▶ 定位物体时，请考虑公差。
▶ 在选择设备与物体之间的距离 (5) 时，要考虑到设备的测量范围。
▷ 测量范围将在传感器技术资料中指示。
▶ 让设备与物体之间的距离 (5) 尽可能小。
▶ 如果距离尽可能小，则将以最大分辨率检测物体。
▶ 避免安装位置的任何强烈环境光和日光。
▷ 超过 8 klx（对应太阳光谱）的外来光强度将导致测量错误。实际上，仅关系到 800 与 900 nm 之间的红外成分。
▶ 避免在设备 (1) 与物体 (3) 之间有透明面板。
▷ 即使使用十分洁净的玻璃面板，透明面板也会反射部分光。

4.2 热管理

注意

根据工作模式、设定的参数，设备可能会变热，然后热量散热到环境中。

设备表面温度与环境温度之间的差异不得超过 25 度（根据 IEC61010-2-201）。

▶ 降低表面温度。
▶ 调整工作模式和参数

根据设定的曝光时间和帧速率，设备会产生高达 8 W 的热功率损耗（→ 技术资料）。

▶ 设计一个可以消散热功率损耗的固定装置。

▷ 固定装置必须满足以下特性：

• 热阻 < 2.5 K/W 的热连接，
• 冷却表面 > 10x10 cm,
• 导热性好的材料，例如铝。

▶ 确保设备和固定装置上有足够的对流。
▷ 设备周围的障碍物以及较高的安装密度可能会对对流产生不良影响。
▶ 减少曝光时间或降低帧速率。
▷ 随着参数的减小，表面温度降低。

4.3 安装设备

安装设备时，遵守以下说明：

▶ 使用 M3 螺丝安装设备。
▷ 孔眼尺寸见设备比例图：documentation.ifm.com
▶ 针对连接至设备的所有电缆使用应变释放装置。

该设备仅可在牢固安装时操作，不能作为便携式或手持设备。

▷ 关于附件的信息：documentation.ifm.com

5 电气连接

务必由具备资质的电工连接设备。

▶ 连接设备前，请切断电源。

防护等级 III 设备（IEC 61010-2-201 章节6.5.2.101.4）。

电源必须

• 由 PELV 回路提供（IEC 61010-2-201 章节3.111），
• 运行期间不超过 35 V DC,
• 单一故障时不超过 60 V DC
• 不超过设备的允许工作电压（见技术资料）。

外部电路的分离必须符合 IEC 61010-2-201，图 102 的要求。

警告

不合适的电源供应器

▷ 触电可能造成严重的人身伤害甚至死亡。
▶ 请在规定的电压范围内使用 PELV 电源。

针对电源使用限制能源的回路（IEC 61010-1 章节9.4）。回路能源可通过过流保护装置限制在 24 V 的工作电压之内。过电流保护装置必须能在最长 120 秒内关闭 8.3 A 的电流。遵循具体的跳电特性。可能使用的过流保护装置：

• 保险丝或
• 非可调和非自复位机电装置。

通过至少基本的绝缘将回路与其他无能源限制的回路分开。

注意

回路没有合适的能源限制

▷ 发生故障时有火灾危险。
▶ 根据 IEC 61010-1 第 9.4 节使用有能源限制的回路。

本设备只能连接到本建筑内部的以太网，不与外部相连。它不得与TNV电路进行连接。

注意

如果连接电缆长度超过 30 m，请根据 IEC 61000-4-5 要求，使用额外的保护装置来防止浪涌电压。

注意

设备可能会因未充分拧紧的 M12 连接器而损坏。

▷ 仅以螺丝牢固固定 M12 连接器时，方可保证资料表中指定的 IP 等级。
▶ 以螺丝将 M12 连接器牢固地固定至设备。
▶ 用保护盖 (E73004) 覆盖未使用的插座。拧紧扭矩为：0.6...0.8Nm。
▶ 针对连接至设备的电缆使用应变释放装置。

如果设备将永久用于潮湿区域，则M12工业以太网电缆（例如E11898）的螺母可能会腐蚀。

▶ 使用带有高级不锈钢螺母的连接电缆。

有关 cULus 的有效范围：

连接至现场接线端子的线缆的最低额定温度：70℃。

5.1 配线

O3X120 / O3X130

图 2: O3X120 和 O3X130 配线
1 以太网
2 电源

(1) 以太网
RJ45 以太网连接器
	1	TD+
	2	TD-
	3	RD+
	4	未连接
	5	未连接
	6	RD-
	7	未连接
	8	未连接

(2) 电源
2 线,开口端
红色	U+ (24 V)
黑色	GND

5.2 使用多台设备

使用多台设备时，请注意以下事项。

设备的主动照明可能会干扰以下设备：

• 其他同类型设备
• 光纤测量系统
• 激光扫描仪
• 等等。

图 3: 安装在机器人上的两台设备

1 设备

图 4: 每个均有一台设备的两个机器人
1 设备
2 物体
2 物体

采取以下措施，以减少测量误差：

▶ 通过光学手段将设备彼此隔开。
▶ 使用软件触发器，通过流程接口逐个触发设备。

内部流程显著减少可能的干扰。但可能出现测量误差和微小的公差。

6 设定

通电后设备进入运行状态。

大约 25 秒后，设备进入评估模式，在此模式下将执行保存的应用。

6.1 设定设备的参数

可通过两种方式来设定设备参数：

• 软件 ifmVision
  Assistant (www.visionassistant.ifm)
• ifm3
  Dlib (https://github.com/ifm/ifm3d)
• ifm3
  Dlib 编程示例 (→ 编程示例 13)
  • ROS (https://github.com/ifm/ifm3d-ros)

软件 ifmVision
Assistant 和有关设备测量原理的详细信息将在软件手册中说明。

我们的网站上提供软件手册：documentation.ifm.com

库 ifm3
Dlib 和包装器 ROS 可用于包含 Apache License Version 2.0 的 Linux。

6.1.1 编程示例

在 Linux 下，建议使用 ifm3
Dlib 访问设备。该库已经过测试，是 C++ 的参考实现。Apache-2 许可证允许商业用途。

以下 C++ 简例显示如何利用 imf3
Dlib 对设备进行寻址。

auto cam = ifm3d::Camera::MakeShared();
auto fg = std::make_shared<ifm3d::Frame
Grabber> ←
    (cam, (ifm3d::IMG_AMP|ifm3d::IMG_RDIS|ifm3d::IMG_CART));
auto img = std::make_shared<ifm3d::Image
Buffer>();
if (! fg->WaitForFrame(img.get(), 1000))
{
    std::cerr << "Timeout waiting for camera!" << std::endl;
    return -1;
}
pcl::io::savePCDFileASCII("point_cloud.pcd", *(img->Cloud()));
imwrite("amplitude.png", img->Amplitude
Image());
imwrite("radial_distance.png", img->Distance
Image()); 

在示例中，从设备中检索数据集。数据集中的幅度图像和径向距离保存为 PNG 文件。笛卡尔坐标保存为 PCL 文件。

可在线查看示例详情：https://github.com/ifm/ifm3d-examples

6.2 最佳物体检测

以下条件可以提高物体的检测率。与小而暗的物体相比，大而明亮且红外反射率佳的物体可进行最佳检测。

图 5: 最佳物体检测

1 水平安装设备
3 视场

2 直接靠近视场的区域
4 物体

物体 (4) 的最佳检测：

▶ 将物体放入视场 (3) 内。
▶ 从设备 (1) 的角度看，将物体 (4) 放置为最近可见物体。
▶ 保持区域 (2) 无物体（障碍物等）。
▷ 特别是在视场 (3) 旁边区域 (2) 的明亮物体是不行的。
▶ 保护设备的前透镜不受污染。

如果不遵守说明，可能会出现测量误差。

6.3 更新固件

软件手册讲述如何更新固件。

可下载当前的软件手册，地址：documentation.ifm.com

7 故障排除

如果设备异常或出现故障：

▶ 下载并安装最新固件和 ifm Vision Assistant 版本。下载地址：documentation.ifm.com。

如果仍有问题：

▶ 联系 ifm 支持部门。联系信息：www.ifm.com。

8 维护、修理及处理

污染会降低对比度和识别性能。

▶ 保护前透镜不受污染。
▶ 使用洁净的无绒布进行清洁。

▷ 该设备没有防止液体渗入的保护。

▶ 请勿打开设备。
▷ 设备不含可由用户维护的任何组件。仅可由制造商修理设备。
▶ 弃用设备时，应按适用的国家法规以环保的方式处理设备。

警告

如果设备被打开或损坏，将无法保证激光的安全性。

▷ 可能造成皮肤或眼睛损伤。
▶ 仅可由制造商打开设备。
▶ 如果设备损坏，请停止使用并断开电源。

术语表

对流

对流即空气在设备周围的流动。足够的空气流动有助于防止设备过热。

孔径角

设备的孔径角即光轴上的点与入瞳或出瞳的直径形成的角。孔径角在设备的技术资料中有所讲述。

视场

视场是以设备的角度孔径的范围内观察物体。设备的视场在技术数据中有所标明。

视场

视场即可以观察物体的设备的孔径角范围。设备的技术资料注明了孔径角。