激光三角测量中的Multipart ：单次扫描捕获多个区域

在单区模式下工作的激光轮廓传感器，会对整个传感器阵列上的一个连续测量窗口进行评估。对于具有两个或更多几何形状不同的表面层级的复杂工件——例如阶梯轴、带沟槽的轮廓以及多层连接器外壳——在单个窗口内的表面不连续处会产生未定义的数据点。凸起台面与凹槽之间的过渡区域会同时在两个不同的Z高度产生反射激光。 单窗口评估会为每个传感器列分配一个峰值，从而在过渡边界处产生模糊或失真的高度值。Multipart 通过将每个表面层分配到一个专用评估窗口（该窗口具有独立的峰值检测逻辑）来解决这一问题。

单区扫描每次扫描通过可捕获一个连续的表面区域。Multipart 每次扫描通过可捕获两个或更多几何上相互独立的表面区域。这两种模式之间的主要区别在于测量一致性、循环时间以及配置复杂度。

在Multipart ，区域是指传感器阵列上定义的像素范围，它对应于工件表面上的特定深度区间和横向位置。传感器操作员通过指定3个参数来定义每个区域：像素起始位置、像素结束位置，以及该区域表面预计所在的工作距离范围。

传感器的内部处理机制会将峰值检测算法（即识别反射激光峰值的质心）独立分配给每个区域的像素范围。各区域边界互不重叠：传感器像素的每一列都仅属于一个区域。这种排他性确保了来自某个表面层的反射激光不会干扰相邻区域的峰值检测。

激光轮廓传感器在Multipart 支持的区域总数取决于传感器的处理架构和FPGA吞吐量。工业级激光轮廓传感器支持同时Multipart 2个或更多Multipart ，随着每个新增区域带来的处理负载增加，支持的区域数量与传感器的输出帧率成反比。

每个Multipart 都会生成一个独立的高度剖面——即沿激光线X轴分布的一系列Z值（高度测量值），覆盖分配给该区域的像素列。每个区域的输出格式是一个一维剖面数组，其中每列包含Z坐标值，其结构与完整单区域扫描的输出相同，但在空间上仅限于该区域的列范围。

下游软件会根据传感器的接口配置，以独立数据流或合并的综合轮廓形式接收这些区域轮廓。独立的区域输出支持针对特定区域的质量判定：对于包含3个测量区域的工件，可以按区域分别判定合格或不合格，而不会导致整个测量结果失效。

Multipart 运行的工业激光轮廓传感器，每次扫描支持2 至 8 个区域，具体最大数量由传感器型号的信号处理架构决定。区域的排列遵循两条空间规则：在传感器的列域内，各区域之间不重叠；且各区域在传感器阵列上从最左侧到最右侧的列位置依次排列。

分区数量直接影响传感器的输出帧率。每增加一个分区，传感器每帧的处理时间就会因额外增加一次峰值检测过程的计算开销而相应增加。一台在单分区模式下以 4,000 Hz运行的激光轮廓传感器，若配置为 4Multipart ，其帧率将会降低，具体降低幅度取决于传感器的内部处理管道。

区域宽度（即分配给每个区域的列数）是可配置的，且各区域之间无需保持一致。在同一Multipart ，一个50列的窄区域和一个300列的宽区域可以同时运行。

当分配给不同区域的表面不在同一平面上，或与传感器的工作距离不同时，每个Multipart 都需要单独校准。一个工件如果在80 毫米的工作距离处有一个凸起的台面，而在95 毫米的工作距离处有一个凹槽，则每个区域的目标表面在传感器的景深曲线上所处的位置各不相同。

通过使用位于该区域预期工作距离处的参考表面，对每个区域进行独立校准，可确保每个区域生成的 Z 值具有正确的尺寸比例。在相同工作距离下于共面表面上运行的区域共享同一套校准参数。各区域校准与整体测量精度之间的关系，与测量系统分析这一更广泛的计量框架密切相关。

阶梯状工件是工业检测中Multipart 的主要应用对象。阶梯状工件包含两个或多个具有明确垂直偏移量的表面平面，例如：带有凸起密封面的精密加工法兰、具有多个接触面平面的注塑成型连接器外壳，以及键合垫高于基板的分层半导体引线框架。

阶梯状工件的每个表面层在传感器的视野中占据一个独特的深度范围。Multipart 为每个表面层分配一个测量区，从而能够在一遍扫描中同时对所有层进行高度轮廓测量。这使得传感器能够通过结合两个相邻测量区的Z轴输出值，将阶梯高度（即两个表面层之间的垂直距离）作为衍生测量值进行验证，而无需在不同的传感器高度下进行第二次扫描。

间隙测量是一种Multipart 用于表征两个相邻表面之间的空间关系，这些表面之间存在物理间隙，例如汽车装配中panel 车身框架之间的间隙、PCB与外壳壁之间的间隙，以及精密机械接头中两个装配配合面之间的间距。

在间隙区域以单区模式运行的激光轮廓传感器，会在间隙区间内产生未定义或插值的数据点，因为该位置没有表面反射激光线。Multipart 将间隙两侧的每个表面分别分配到一个区域，并将间隙区间排除在任何区域的评估范围之外。这种配置能够清晰地捕获两侧表面的高度轮廓，而间隙宽度则通过已知的区域边界位置，结合其间缺乏有效的Z值来推算得出。

多部件装配验证利用Multipart ，同时表征两个或多个已装配部件在既定空间配置中的空间关系。该应用的示例包括：验证印刷电路板（PCB）上三个焊点相对于参考焊盘的共面性；检查电气连接器中两排压入式插针的相对高度和倾斜度；以及确认冲压金属支架上四个定位销相对于参考表面的Z向位置。

每个组件或特征组都被分配到一个Multipart 。传感器可在单次扫描中捕获所有已分配特征的高度剖面，从而使下游软件能够同时计算所有区域的相对高度偏差、倾斜角度和装配偏移量。

Multipart 和“多峰检测”在传感器评估层次结构的不同层级上运行：Multipart 传感器阵列Multipart 列段，而“多峰检测”则用于解析任意给定区域内各列中的模糊峰值数据。在启用了“多峰检测”功能的一个或多个区域中，采用Multipart 可同时捕获每个区域的表面轮廓以及该区域内各测量点的亚表面或层级信息。

在Multipart ，HDR 参数可按区域分配，从而使传感器能够在同一帧内对低反射率区域应用高曝光设置，对高反射率区域应用低曝光设置。这种按区域分配的 HDR 设置消除了对全局曝光的妥协，避免了导致一个表面曝光不足或另一个表面过曝的情况。 典型的应用场景是：抛光不锈钢法兰旁边的哑光黑色橡胶密封圈——这两个表面需要不同的曝光水平，因此各自被分配到独立的Multipart ，并拥有各自的HDR配置。

在Multipart ，每个区域均可启用“多斜度”功能，从而使覆盖边缘特征或陡峭倾斜表面的区域采用适配的斜度评估，而覆盖平坦表面的相邻区域则使用标准的峰值检测。此功能适用于同时包含平坦基准面与陡峭倾斜侧面或底切几何形状的工件，例如榫槽轮廓、V型槽以及带倒角的装配边缘。