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3D工業相機選擇標準「6個機器視覺相機考量標準」

3d工業(ye)視覺相(xiang)機的選擇(ze)標準可從相(xiang)機的類(lei)型、精度、 視野、距離、場景、成本等(deng)6個方面(mian)綜合考量。

1、工業相機類型

這(zhe)個(ge)是第(di)一要素。3D視覺(jue)和2D視覺(jue)一般分兩類(lei)，一類(lei)是檢(jian)測(ce)(ce)一類(lei)是定(ding)位（還(huan)有(you)(you)(you)一類(lei)是監控，比如安防就屬于這(zhe)塊）。缺陷檢(jian)測(ce)(ce)也包括外觀(guan)、顏色、形(xing)狀、缺損、多(duo)(duo)余、傷痕（劃痕、凹凸）、污漬，尺(chi)寸(cun)公(gong)差等等。3D和2D都有(you)(you)(you)可(ke)(ke)能涉及到檢(jian)測(ce)(ce)類(lei)的(de)應用(yong)(yong)，在不涉及尺(chi)寸(cun)的(de)情況(kuang)向(xiang)(xiang)(xiang)，大多(duo)(duo)檢(jian)測(ce)(ce)類(lei)應用(yong)(yong)可(ke)(ke)采(cai)用(yong)(yong)2D平面視覺(jue)，少數涉及空間(jian)位置關(guan)系(xi)的(de)檢(jian)測(ce)(ce)會用(yong)(yong)到3D檢(jian)測(ce)(ce)。而(er)正對尺(chi)寸(cun)公(gong)差檢(jian)測(ce)(ce)，同(tong)樣分2D和3D。原則上，2D視覺(jue)沒(mei)有(you)(you)(you)Z方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)的(de)信息，不知(zhi)道物體(ti)的(de)z方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)位置關(guan)系(xi)，但(dan)是根據透視原理，可(ke)(ke)以知(zhi)道相(xiang)對位置關(guan)系(xi)。因(yin)此(ci)，在具有(you)(you)(you)明確Z方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)參考的(de)情況(kuang)下，2D視覺(jue)也可(ke)(ke)以實(shi)現高精度尺(chi)寸(cun)公(gong)差測(ce)(ce)量(liang)。而(er)設計Z方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)或者，z方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)信息不夠明確的(de)情況(kuang)下，3D視覺(jue)能很好的(de)替代2D檢(jian)測(ce)(ce)， 應用(yong)(yong)更加廣泛。

2、機器視覺相機精度

精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)(du)是一(yi)(yi)(yi)個重(zhong)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)參考因素。沒每個應用(yong)都有允許的(de)(de)(de)(de)(de)(de)尺寸(cun)公差范圍，比如(ru)高(gao)精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)(du)cnc加工(gong)，要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)0.001-0.001mm的(de)(de)(de)(de)(de)(de)尺寸(cun)精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)(du)；東潤項目要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，平面(mian)度(du)(du)檢測0.08mm精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)(du)；熙銳(rui)圓心(xin)定位(wei)(wei)0.5mm精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)(du)，體(ti)積測量5mm精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)(du)等(deng)(deng)(deng)等(deng)(deng)(deng)。根據不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)(du)需(xu)求(qiu)(qiu)(qiu)，選(xuan)擇(ze)不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)機(ji)，一(yi)(yi)(yi)般來(lai)說，在精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)(du)方面(mian)線激光精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)(du)優于結構(gou)光相(xiang)(xiang)機(ji)（DLP），結構(gou)光相(xiang)(xiang)機(ji)優與主動雙目（DST），主動雙目跟(gen)TOP精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)(du)差不(bu)(bu)錯。所以(yi)，根據客戶(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實際應用(yong)精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)(du)需(xu)求(qiu)(qiu)(qiu)，才能合理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)使(shi)用(yong)什么(me)樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)機(ji)，一(yi)(yi)(yi)般，精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)(du)要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)在0.1mm一(yi)(yi)(yi)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，比如(ru)3C行也(ye)檢測、機(ji)加工(gong)檢測、裝配(pei)定位(wei)(wei)等(deng)(deng)(deng)等(deng)(deng)(deng)采用(yong)線激光比較合適(shi)，精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)(du)要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)較高(gao)。小(xiao)尺寸(cun)到重(zhong)大尺寸(cun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物體(ti)定位(wei)(wei)、抓取(qu)、無序(xu)上料等(deng)(deng)(deng)等(deng)(deng)(deng)，可以(yi)在治具端做(zuo)適(shi)當的(de)(de)(de)(de)(de)(de)限位(wei)(wei)，定位(wei)(wei)精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)(du)要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)不(bu)(bu)高(gao)，一(yi)(yi)(yi)般0.1-10mm的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，都可以(yi)用(yong)DLP相(xiang)(xiang)機(ji)，通過控制視場大小(xiao)來(lai)滿(man)足不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)(du)需(xu)求(qiu)(qiu)(qiu)。而(er)大件識(shi)別定位(wei)(wei)，一(yi)(yi)(yi)般用(yong)DST（DST130，DST110，TOF）等(deng)(deng)(deng)，精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)(du)要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)不(bu)(bu)高(gao)，一(yi)(yi)(yi)般厘米級別的(de)(de)(de)(de)(de)(de)精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)(du)就夠(gou)用(yong)了。更低精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，有激光雷達(da)。

3、3d工業相機視野

視(shi)(shi)(shi)野也是(shi)(shi)視(shi)(shi)(shi)場(chang)大(da)(da)小(xiao)，就是(shi)(shi)需(xu)要(yao)檢(jian)測的(de)(de)物體和(he)場(chang)景尺寸。視(shi)(shi)(shi)野限(xian)定(ding)了(le)視(shi)(shi)(shi)覺系統的(de)(de)極限(xian)精(jing)(jing)度(du)，一般精(jing)(jing)度(du)越(yue)高的(de)(de)相(xiang)機(ji)，視(shi)(shi)(shi)野越(yue)小(xiao)；視(shi)(shi)(shi)野越(yue)大(da)(da)的(de)(de)相(xiang)機(ji)，精(jing)(jing)度(du)則做(zuo)不(bu)高。精(jing)(jing)度(du)跟視(shi)(shi)(shi)野大(da)(da)小(xiao)是(shi)(shi)成反比(bi)關(guan)系。大(da)(da)視(shi)(shi)(shi)野同時要(yao)極高的(de)(de)精(jing)(jing)度(du)，這是(shi)(shi)偽(wei)需(xu)求，要(yao)么(me)(me)做(zuo)不(bu)到，要(yao)么(me)(me)做(zuo)到了(le)成本(ben)極高，代價極大(da)(da)。一般0.01mm一下(xia)的(de)(de)精(jing)(jing)度(du)，視(shi)(shi)(shi)野范圍在1-50mm；0.01-0.1mm的(de)(de)精(jing)(jing)度(du)要(yao)求，視(shi)(shi)(shi)野在10-300mm，而(er)剛大(da)(da)的(de)(de)視(shi)(shi)(shi)野，則意味(wei)著精(jing)(jing)度(du)同步(bu)下(xia)降。

4、3D視覺相機工作距離

目前所有的(de)(de)3D相(xiang)機(ji)，都是(shi)(shi)采(cai)用的(de)(de)主動(dong)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)，光(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)的(de)(de)反射強度(du)決定(ding)了(le)圖(tu)像(xiang)采(cai)集的(de)(de)信(xin)號強度(du)，信(xin)號越(yue)(yue)強，則圖(tu)像(xiang)越(yue)(yue)清(qing)晰，噪聲越(yue)(yue)小。而距(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)會導致光(guang)(guang)(guang)衰(shuai)，光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)擴散傳播(bo)，導致光(guang)(guang)(guang)功率密(mi)度(du)下降，下降速率跟距(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)的(de)(de)立(li)方成(cheng)反比(bi)(bi)。也就是(shi)(shi)說，越(yue)(yue)遠距(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)的(de)(de)成(cheng)像(xiang)，效果越(yue)(yue)差。因(yin)此，工(gong)作距(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)也是(shi)(shi)影(ying)響相(xiang)機(ji)選(xuan)擇的(de)(de)一(yi)大(da)因(yin)素(su)。點(dian)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)比(bi)(bi)線光(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)能(neng)量(liang)集中度(du)好，線光(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)比(bi)(bi)面(mian)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)能(neng)量(liang)集中度(du)高(gao)，因(yin)此，不同(tong)的(de)(de)原理的(de)(de)相(xiang)機(ji)，能(neng)設計的(de)(de)工(gong)作距(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)不同(tong)。激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)雷達(da)，采(cai)用點(dian)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)，工(gong)作距(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)最(zui)長(chang)，車載激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)雷達(da)工(gong)作距(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)可達(da)100米(mi)；面(mian)陣激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)相(xiang)機(ji)，比(bi)(bi)如DLP，在超過2米(mi)的(de)(de)時候，其光(guang)(guang)(guang)衰(shuai)帶(dai)來的(de)(de)影(ying)響就很(hen)嚴(yan)重(zhong)，所以(yi)，相(xiang)機(ji)工(gong)作距(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)被大(da)大(da)限制。主動(dong)雙目采(cai)用的(de)(de)是(shi)(shi)點(dian)陣激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)，工(gong)作距(ju)(ju)離(li)(li)(li)(li)比(bi)(bi)DLP要(yao)大(da)。

5、智能視覺相機應用場景

應用(yong)場景(jing)也是選(xuan)擇(ze)相(xiang)機一(yi)個(ge)(ge)必要(yao)(yao)考慮的(de)(de)(de)點。是用(yong)于室內還是室外(wai)、高溫(wen)低溫(wen)、液體(ti)粉塵等(deng)等(deng)環境因(yin)(yin)素。另外(wai)，物體(ti)的(de)(de)(de)材(cai)質也是影(ying)響(xiang)(xiang)因(yin)(yin)素，三(san)個(ge)(ge)視覺難點：黑(hei)色、透明、反光！涉及這3樣的(de)(de)(de)，都(dou)難做，甚至做不(bu)了。一(yi)個(ge)(ge)個(ge)(ge)來(lai)說，所(suo)(suo)(suo)有3D相(xiang)機都(dou)是主動光源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)，因(yin)(yin)此，容易受強(qiang)環境光影(ying)響(xiang)(xiang)，室外(wai)通常有陽光直射，是個(ge)(ge)極強(qiang)的(de)(de)(de)干擾(rao)源(yuan)(yuan)(yuan)，因(yin)(yin)此對所(suo)(suo)(suo)有室外(wai)方案，3D視覺都(dou)受限(xian)；而2D是被動光源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)，所(suo)(suo)(suo)以，受弱光影(ying)響(xiang)(xiang)（光照不(bu)足），所(suo)(suo)(suo)以2D項目一(yi)般需要(yao)(yao)增(zeng)加補(bu)(bu)光燈(deng)，人(ren)工補(bu)(bu)光。高溫(wen)低溫(wen)、液體(ti)粉塵等(deng)等(deng)影(ying)響(xiang)(xiang)相(xiang)機使用(yong)壽命，尤其是光學器件的(de)(de)(de)使用(yong)壽命。需要(yao)(yao)考慮防護問題。

6、成本問題

在一(yi)些交叉領域(yu)，比(bi)如精(jing)(jing)度(du)、視(shi)野、距(ju)離等(deng)等(deng)。滿足兩(liang)(liang)款相機(ji)(ji)工作范圍的(de)(de)，有(you)(you)時候(hou)兩(liang)(liang)張相機(ji)(ji)都能選。比(bi)如，一(yi)個項目核心需(xu)求是精(jing)(jing)度(du)0.4mm，工作距(ju)離和(he)視(shi)場等(deng)都合(he)適，那么有(you)(you)DLP和(he)線激光兩(liang)(liang)款可以(yi)(yi)選擇(ze)(ze)。這(zhe)個時候(hou)，就需(xu)要考(kao)慮成(cheng)(cheng)本(ben)因素了，像激光相機(ji)(ji)普遍比(bi) DLP相機(ji)(ji)要貴（還(huan)有(you)(you)我們自己不生產），而(er)(er)且線激光相機(ji)(ji)需(xu)要運動機(ji)(ji)構配合(he)，金錢成(cheng)(cheng)本(ben)比(bi)DLP要高(gao)；而(er)(er)線激光精(jing)(jing)度(du)優于(yu)(yu)DLP，成(cheng)(cheng)像效果(guo)更好(hao)，因此算法成(cheng)(cheng)本(ben)稍低。所以(yi)(yi)，要根據(ju)客(ke)戶預算，以(yi)(yi)及我們的(de)(de)綜合(he)開發成(cheng)(cheng)本(ben)來考(kao)慮選什么相機(ji)(ji)。同(tong)樣(yang)，對于(yu)(yu)大件拆碼垛，可以(yi)(yi)選DLP以(yi)(yi)及 TOF或(huo)者ast110,；中小件物體的(de)(de)識別與抓起等(deng)，可以(yi)(yi)選DLP和(he)AST110；高(gao)精(jing)(jing)度(du)尺寸(cun)檢測，可以(yi)(yi)選2D（固定位置檢測）或(huo)者線激光；在同(tong)一(yi)個需(xu)求，有(you)(you)2款或(huo)者多(duo)款相機(ji)(ji)可以(yi)(yi)選擇(ze)(ze)的(de)(de)時候(hou)，就需(xu)要考(kao)慮成(cheng)(cheng)本(ben)。