三种典型激光成像系统——外同轴、内同轴、旁轴

2026-08-12
自从上次说完平面向量后，就停更到现在。怎么说呢，小菜读研时做的方向是热成像与深度学习方向（没那么深，就常规YOLO）,毕业进入工业视觉领域就没再跟以前学的东西沾边（当然，如果感兴趣的话，小菜也会讲一讲，包括不限于研究生3年的经历、走出科研困境、以及如何顺利毕业等等哈）。
然后小菜开号以来写的90%的文章关于工业视觉基础的，算是入职补知识。然后目前相机、镜头、光源、标定等基础部分的知识小菜也说完了，深层次的还没有方向。然后就想说一下应用方面，这里小菜应用到激光设备方面哈。然后关于激光设备，就步入本篇正文，三种典型激光成像系统——外同轴、内同轴、旁轴。
当然哈，小菜只做激光领域的视觉部分，激光方面的知识自然不是专业的，甚至可能是错误的，有大佬看到小菜拙作时希望能帮忙指出错误，或者指导一些这方面的知识，小菜及刷到这篇文章的爱学习的朋友们都会感激不尽。
在激光成像系统里，常说的外同轴、内同轴和旁轴，指的是视觉成像系统与激光加工系统在光路上组合的三种方式。下面我挨个说说(说的可能不对哈，问了deep老师的，不过也可能不对，大家辩证看待）。
一、外同轴
视觉系统并不在激光光路内部，而是在光路系统的外部，通过专门的光学元件让两者的光轴实现同轴。可以理解为，在激光光路外面找了一个地方，把相机看到的光路和激光的光路拧到了一起。
优缺点：优点是硬件改动小、成本相对较低，而且因为成像不经过振镜、场镜这些会改变光路的元件，成像质量比较好。缺点就是结构上终究是外挂的，精度不如完全内置于光路中的方案高。
适用场景：对精度要求较高，但又对成本和光路改动比较敏感的场合。
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图1 外同轴
二、内同轴
把视觉系统直接集成到激光的振镜控制系统内部，实现真正意义上的光路共轴。可以理解为，把相机的眼睛和激光的枪管做成了一个整体，从源头上就保证两者看到和打到的是同一个点。
优缺点：优点是精度极高，从根源上避免了多个光学元件带来的成像偏差。缺点是硬件成本高，因为需要专门的、能容纳两套系统的振镜设计。
适用场景：用于精密电子元件、高精度零部件加工这类对精度有极致要求的领域。
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图2 内同轴
三、旁轴
把相机直接安装在激光振镜的旁边。它的成像光路和激光光路完全独立，不在一个轴上。就像是用两个独立的设备，一个负责看，一个负责打。
优缺点：优点是安装灵活、成本低，基本不需要改动激光器本身的设计。缺点是，因为相机是斜着看的（斜拍），会带来视差，定位精度差。为了提高精度，有时会加一套位移台，让工件在相机和激光头之间移动，但这会大大增加成本和降低效率。
适用场景：对安装便利性要求高、对精度要求不严格的场合。
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图3 旁轴


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