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  9. 3D工業相機選擇標準「6個機器視覺相機考量標準」
    發布時間:2021-11-17 15:36:10

    3d工業視覺相機的選擇標準可從相機的類型、精度、 視野、距離、場景、成本等6個方面綜合考量。

    3D相機選擇標準.png

    1、工業相機類型

    這個是第一要素。3D視覺和2D視覺一般分兩類,一類是檢測一類是定位(還有一類是監控,比如安防就屬于這塊)。缺陷檢測也包括外觀、顏色、形狀、缺損、多余、傷痕(劃痕、凹凸)、污漬,尺寸公差等等。3D和2D都有可能涉及到檢測類的應用,在不涉及尺寸的情況向,大多檢測類應用可采用2D平面視覺,少數涉及空間位置關系的檢測會用到3D檢測。而正對尺寸公差檢測,同樣分2D和3D。原則上,2D視覺沒有Z方向的信息,不知道物體的z方向位置關系,但是根據透視原理,可以知道相對位置關系。因此,在具有明確Z方向參考的情況下,2D視覺也可以實現高精度尺寸公差測量。而設計Z方向或者,z方向信息不夠明確的情況下,3D視覺能很好的替代2D檢測, 應用更加廣泛。


    2、機器視覺相機精度

    精度是一個重要的參考因素。沒每個應用都有允許的尺寸公差范圍,比如高精度cnc加工,要求0.001-0.001mm的尺寸精度;東潤項目要求的,平面度檢測0.08mm精度;熙銳圓心定位0.5mm精度,體積測量5mm精度等等。根據不同的精度需求,選擇不同的相機,一般來說,在精度方面線激光精度優于結構光相機(DLP),結構光相機優與主動雙目(DST),主動雙目跟TOP精度差不錯。所以,根據客戶的實際應用精度需求,才能合理的選擇使用什么樣的相機,一般,精度要求在0.1mm一下的的,比如3C行也檢測、機加工檢測、裝配定位等等采用線激光比較合適,精度要求較高。小尺寸到重大尺寸的物體定位、抓取、無序上料等等,可以在治具端做適當的限位,定位精度要求不高,一般0.1-10mm的,都可以用DLP相機,通過控制視場大小來滿足不同的精度需求。而大件識別定位,一般用DST(DST130,DST110,TOF)等,精度要求不高,一般厘米級別的精度就夠用了。更低精度的,有激光雷達。


    3、3d工業相機視野

    視野也是視場大小,就是需要檢測的物體和場景尺寸。視野限定了視覺系統的極限精度,一般精度越高的相機,視野越??;視野越大的相機,精度則做不高。精度跟視野大小是成反比關系。大視野同時要極高的精度,這是偽需求,要么做不到,要么做到了成本極高,代價極大。一般0.01mm一下的精度,視野范圍在1-50mm;0.01-0.1mm的精度要求,視野在10-300mm,而剛大的視野,則意味著精度同步下降。


    4、3D視覺相機工作距離

    目前所有的3D相機,都是采用的主動光源,光源的反射強度決定了圖像采集的信號強度,信號越強,則圖像越清晰,噪聲越小。而距離會導致光衰,光的擴散傳播,導致光功率密度下降,下降速率跟距離的立方成反比。也就是說,越遠距離的成像,效果越差。因此,工作距離也是影響相機選擇的一大因素。點光源比線光源能量集中度好,線光源比面光源能量集中度高,因此,不同的原理的相機,能設計的工作距離不同。激光雷達,采用點光源,工作距離最長,車載激光雷達工作距離可達100米;面陣激光相機,比如DLP,在超過2米的時候,其光衰帶來的影響就很嚴重,所以,相機工作距離被大大限制。主動雙目采用的是點陣激光,工作距離比DLP要大。


    5、智能視覺相機應用場景

    應用場景也是選擇相機一個必要考慮的點。是用于室內還是室外、高溫低溫、液體粉塵等等環境因素。另外,物體的材質也是影響因素,三個視覺難點:黑色、透明、反光!涉及這3樣的,都難做,甚至做不了。一個個來說,所有3D相機都是主動光源的,因此,容易受強環境光影響,室外通常有陽光直射,是個極強的干擾源,因此對所有室外方案,3D視覺都受限;而2D是被動光源的,所以,受弱光影響(光照不足),所以2D項目一般需要增加補光燈,人工補光。高溫低溫、液體粉塵等等影響相機使用壽命,尤其是光學器件的使用壽命。需要考慮防護問題。


    6、成本問題

    在一些交叉領域,比如精度、視野、距離等等。滿足兩款相機工作范圍的,有時候兩張相機都能選。比如,一個項目核心需求是精度0.4mm,工作距離和視場等都合適,那么有DLP和線激光兩款可以選擇。這個時候,就需要考慮成本因素了,像激光相機普遍比 DLP相機要貴(還有我們自己不生產),而且線激光相機需要運動機構配合,金錢成本比DLP要高;而線激光精度優于DLP,成像效果更好,因此算法成本稍低。所以,要根據客戶預算,以及我們的綜合開發成本來考慮選什么相機。同樣,對于大件拆碼垛,可以選DLP以及 TOF或者ast110,;中小件物體的識別與抓起等,可以選DLP和AST110;高精度尺寸檢測,可以選2D(固定位置檢測)或者線激光;在同一個需求,有2款或者多款相機可以選擇的時候,就需要考慮成本。

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