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  • 3D工业相机选择标准「6个机器视觉相机考量标准」
    发布时间:2021-11-17 15:36:10

    3d工业视觉相机的选择标准可从相机的类型、精度、 视野、距离、场景、成本等6个方面综合考量。

    3D相机选择标准.png

    1、工业相机类型

    这个是第一要素。3D视觉和2D视觉一般分两类,一类是检测一类是定位(还有一类是监控,比如安防就属于这块)。缺陷检测也包括外观、颜色、形状、缺损、多余、伤痕(划痕、凹凸)、污渍,尺寸公差等等。3D和2D都有可能涉及到检测类的应用,在不涉及尺寸的情况向,大多检测类应用可采用2D平面视觉,少数涉及空间位置关系的检测会用到3D检测。而正对尺寸公差检测,同样分2D和3D。原则上,2D视觉没有Z方向的信息,不知道物体的z方向位置关系,但是根据透视原理,可以知道相对位置关系。因此,在具有明确Z方向参考的情况下,2D视觉也可以实现高精度尺寸公差测量。而设计Z方向或者,z方向信息不够明确的情况下,3D视觉能很好的替代2D检测, 应用更加广泛。


    2、机器视觉相机精度

    精度是一个重要的参考因素。没每个应用都有允许的尺寸公差范围,比如高精度cnc加工,要求0.001-0.001mm的尺寸精度;东润项目要求的,平面度检测0.08mm精度;熙锐圆心定位0.5mm精度,体积测量5mm精度等等。根据不同的精度需求,选择不同的相机,一般来说,在精度方面线激光精度优于结构光相机(DLP),结构光相机优与主动双目(DST),主动双目跟TOP精度差不错。所以,根据客户的实际应用精度需求,才能合理的选择使用什么样的相机,一般,精度要求在0.1mm一下的的,比如3C行也检测、机加工检测、装配定位等等采用线激光比较合适,精度要求较高。小尺寸到重大尺寸的物体定位、抓取、无序上料等等,可以在治具端做适当的限位,定位精度要求不高,一般0.1-10mm的,都可以用DLP相机,通过控制视场大小来满足不同的精度需求。而大件识别定位,一般用DST(DST130,DST110,TOF)等,精度要求不高,一般厘米级别的精度就够用了。更低精度的,有激光雷达。


    3、3d工业相机视野

    视野也是视场大小,就是需要检测的物体和场景尺寸。视野限定了视觉系统的极限精度,一般精度越高的相机,视野越小;视野越大的相机,精度则做不高。精度跟视野大小是成反比关系。大视野同时要极高的精度,这是伪需求,要么做不到,要么做到了成本极高,代价极大。一般0.01mm一下的精度,视野范围在1-50mm;0.01-0.1mm的精度要求,视野在10-300mm,而刚大的视野,则意味着精度同步下降。


    4、3D视觉相机工作距离

    目前所有的3D相机,都是采用的主动光源,光源的反射强度决定了图像采集的信号强度,信号越强,则图像越清晰,噪声越小。而距离会导致光衰,光的扩散传播,导致光功率密度下降,下降速率跟距离的立方成反比。也就是说,越远距离的成像,效果越差。因此,工作距离也是影响相机选择的一大因素。点光源比线光源能量集中度好,线光源比面光源能量集中度高,因此,不同的原理的相机,能设计的工作距离不同。激光雷达,采用点光源,工作距离最长,车载激光雷达工作距离可达100米;面阵激光相机,比如DLP,在超过2米的时候,其光衰带来的影响就很严重,所以,相机工作距离被大大限制。主动双目采用的是点阵激光,工作距离比DLP要大。


    5、智能视觉相机应用场景

    应用场景也是选择相机一个必要考虑的点。是用于室内还是室外、高温低温、液体粉尘等等环境因素。另外,物体的材质也是影响因素,三个视觉难点:黑色、透明、反光!涉及这3样的,都难做,甚至做不了。一个个来说,所有3D相机都是主动光源的,因此,容易受强环境光影响,室外通常有阳光直射,是个极强的干扰源,因此对所有室外方案,3D视觉都受限;而2D是被动光源的,所以,受弱光影响(光照不足),所以2D项目一般需要增加补光灯,人工补光。高温低温、液体粉尘等等影响相机使用寿命,尤其是光学器件的使用寿命。需要考虑防护问题。


    6、成本问题

    在一些交叉领域,比如精度、视野、距离等等。满足两款相机工作范围的,有时候两张相机都能选。比如,一个项目核心需求是精度0.4mm,工作距离和视场等都合适,那么有DLP和线激光两款可以选择。这个时候,就需要考虑成本因素了,像激光相机普遍比 DLP相机要贵(还有我们自己不生产),而且线激光相机需要运动机构配合,金钱成本比DLP要高;而线激光精度优于DLP,成像效果更好,因此算法成本稍低。所以,要根据客户预算,以及我们的综合开发成本来考虑选什么相机。同样,对于大件拆码垛,可以选DLP以及 TOF或者ast110,;中小件物体的识别与抓起等,可以选DLP和AST110;高精度尺寸检测,可以选2D(固定位置检测)或者线激光;在同一个需求,有2款或者多款相机可以选择的时候,就需要考虑成本。

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