3D sensor怎麼挑？看這三個面向就上手
非接觸式Sensor的種類相當多，包括白光干涉、共軛焦、結構光、線雷射、ToF 等等。這些技術各有其適合的應用場景，例如：白光干涉精度極高，但速度較慢，較適用於需要奈米或次奈米級精度的off-line檢測或review；在處理透明材質時，共軛焦則會是更合適的選擇…等等。在此，我們先不深入探討各類技術的原理與應用差異，而聚焦在「如何從規格面選出合適的3D Sensor」，並透過實例做說明。
假設我們已經選定了要使用的3D sensor種類，但每個種類都有很多機型，以LINX代理的LMI Technologies 3D sensor為例，光是線雷射系列就有超過30種型號。在面對這麼多規格時，該怎麼選擇最合適的機種呢？
通常我們會建議從以下幾個面向著手：
■ FOV（視野範圍）
■ 瑕疵或特徵的尺寸
■ 檢測公差
以下將分別針對這幾個面向詳細說明。
FOV（視野範圍）
多數客戶直覺會希望用一顆 Sensor 就能 1 snap 或 1 scan 完整拍攝整個待測物。以LMI的線雷射為例，最大FOV可達2000mm，但如果認為FOV越大越好，反而不一定能選到最合適的機型喔！這是因為，在相機解析度固定的情況下，FOV越大代表X方向解析度會越差。
例如，處理寬度100mm的工件時，Gocator 2630與2640雖然都能涵蓋這個範圍，但選擇2630可以取得更佳的X解析度與Z重複精度。
★原理解說
線雷射投影出的雷射光呈傘狀。愈靠近相機，FOV會較窄，但X解析度較佳；愈遠離相機，FOV 會較寬，但X解析度則下降。
以實際型號舉例，Gocator 2630的FOV範圍為71–135mm，當FOV為71mm 時，X解析度為18μm；若為135mm，則X解析度降至33μm。
瑕疵或特徵的尺寸大小
這部分可區分為「瑕疵檢測」與「幾何量測」兩種情境：
■ 瑕疵檢測
通常建議X解析度應為瑕疵尺寸的1/5，也就是至少用5個pixel來判斷，才能穩定檢出。例如若需偵測直徑大於100μm的凸點，我們建議選擇X解析度小於20μm的機種較為理想。
■ 量測應用
建議X解析度為特徵尺寸的1/10，理想狀況下要有10個pixel 較能穩定取得尺寸資訊。例如量測直徑 100μm的IC Bump高度時，建議X解析度控制在約10μm。
雖然X解析度並不會直接影響高度的Z量測，但pixel數越多，資料越充足，能夠有助提升量測的穩定性與重複性。
公差
在實際應用中，客戶常會提供產品尺寸與公差。根據Gage R&R的標準，如果GRR值低於公差的10%，即認為系統可接受。因此，我們會建議選擇Z解析度小於公差1/10的機種。
舉例來說，如果散熱片厚度為5mm，圖面公差為±0.1mm（總共 0.2mm），我們會建議機型的Z軸解析度應小於0.02mm。
但在實務上，多數非接觸式Sensor不會直接標示Z解析度，而是標示Z重複精度（σ）。此時可參考2σ或3σ的值（依照客戶規範），來對照是否低於公差的1/10。
★補充說明
在使用重複精度評估時要特別注意：
■ 有些數值是「理想條件下」（如固定位置、標準樣品、理想表面）測得。
■ 實際應用在粗糙表面或不同材質時，可能表現會下降。
■ 各家廠商測試與數據計算方式也有所不同。
所以最保險的判斷方式是：盡可能進行Demo，實際測量待測物。
綜合以上三個面向來評估，相信能夠幫助您有效縮小選擇範圍，挑出合適的3D Sensor。
不過，在實務上仍然可能遇到解析度夠、FOV不足的情況。這個時候會建議「以解析度為優先」，若FOV不足，可透過多次掃描或拍攝多張來補足範圍。如果因掃描次數增加導致無法達成客戶 Tact time要求，也可以考慮使用多支Sensor拼接 FOV，來縮短檢測時間並達成生產節拍。
如果您有任何3D量測需求，或是對上面的內容有任何疑問，歡迎隨時聯繫我們，由專業的3D團隊為您詳細評估。