3D 工業(yè)相機(jī)產(chǎn)品類型與特點(diǎn)

  面陣相機(jī)和線陣相機(jī)是 3D 工業(yè)相機(jī)的兩種主要類型。面陣相機(jī)的工作原理通常采用結(jié)構(gòu)光技術(shù)或激光三角測(cè)量技術(shù)。結(jié)構(gòu)光技術(shù)是利用一系列已知模式的光線投射到目標(biāo)物體上，通過捕捉由物體表面反射回來的光線變形，結(jié)合相機(jī)的位置和角度，經(jīng)過復(fù)雜算法處理后重建出物體的三維表面。激光三角測(cè)量技術(shù)則是通過向目標(biāo)物體發(fā)射激光點(diǎn)或線，并使用相機(jī)從一定角度捕捉激光在物體表面的反射點(diǎn)或線，利用激光與相機(jī)之間的幾何關(guān)系，通過三角幾何學(xué)計(jì)算出每個(gè)激光點(diǎn)在空間中的精確位置，從而構(gòu)建出物體的三維形狀。

面陣相機(jī)的技術(shù)參數(shù)包括曝光時(shí)間、像元尺寸、面陣大小、成像幀頻、量子效率和讀出速率等。曝光時(shí)間指相機(jī)從快門打開到關(guān)閉的時(shí)間間隔，在這一段時(shí)間內(nèi)，相機(jī)的像元接收光子。像元尺寸則指相機(jī)中一個(gè)像元的物理尺寸。面陣大小是相機(jī)包含像元的個(gè)數(shù)，一般用長 × 寬表示。成像幀頻即為每秒鐘相機(jī)輸出圖像的數(shù)量。量子效率用來描述光電器件光電轉(zhuǎn)換能力的一個(gè)重要參數(shù)，它是在某一特定波長下單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的平均光電子數(shù)與入射光子數(shù)之比。讀出速率代表相機(jī)可讀出圖像的一部分或多個(gè)像元同時(shí)讀出以提高讀出速率，因此，通常定義兩種速率，一種是全幀讀出速率，另一種是最快的讀出速率。

 面陣相機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于應(yīng)用面較廣，如面積、形狀、尺寸、位置，甚至溫度等的測(cè)量�？梢垣@取測(cè)量圖像直觀，二維圖像信息。但也存在一些缺點(diǎn)，像元總數(shù)多，而每行的像元數(shù)一般較線陣少，幀幅率受到限制。由于生產(chǎn)技術(shù)的制約，單個(gè)面陣的面積很難達(dá)到一般工業(yè)測(cè)量對(duì)視場的需求。

線陣相機(jī)的工作原理是通過對(duì)移動(dòng)物體進(jìn)行拍攝，將各個(gè)像素所采集到的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，并最終生成一張常規(guī)的二維圖像。具體過程包括光學(xué)系統(tǒng)利用透鏡將物體成像在一根由許多光敏元件組成的線陣芯片上；光電轉(zhuǎn)換時(shí)當(dāng)物體通過相機(jī)，每個(gè)像素依據(jù)被照射的光亮度會(huì)產(chǎn)生不同的電壓信號(hào)，將這些電信號(hào)進(jìn)行整合得到圖像；經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡的轉(zhuǎn)換，將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中；最后通過計(jì)算機(jī)對(duì)采集到的圖像進(jìn)行處理和分析。

 線陣相機(jī)的常用參數(shù)有行頻、行高、觸發(fā)方式、理想行頻與運(yùn)動(dòng)速度、客戶要求精度、像素精度確定的前提下運(yùn)動(dòng)速度與理想行頻的關(guān)系、線陣相機(jī)拍攝彩色圖像的方式以及黑白線陣相機(jī)的行數(shù)和多線技術(shù)等。行頻是相機(jī)的拍照速度，通常用每秒拍的圖像張數(shù)來定義，一般用 KHz 單位來表示。行高是每拍了 X 行后，就截取一幅圖像，這個(gè) X 行就是行高。觸發(fā)方式有行觸發(fā)和幀觸發(fā)，行觸發(fā)適用于運(yùn)動(dòng)速度不那么均勻或需要用到特殊成像技術(shù)的場景，幀觸發(fā)比較適用于運(yùn)動(dòng)比較勻速的物體拍攝。理想行頻 = 運(yùn)動(dòng)速度 / 像素精度。線陣相機(jī)拍攝彩色圖像可以用 3 行線陣相機(jī)，每行代表一個(gè)顏色，效果更好，2 行線陣工業(yè)相機(jī)也可以拍攝彩色，但色彩還原度沒有 3 行的好。黑白線陣相機(jī)有 1 行、2 行、4 行、8 行甚至 16 行，在光照充足的條件下，1 行即可清晰成像，一些應(yīng)用難以安裝光源時(shí)可用 TDI 技術(shù)實(shí)現(xiàn)弱光情況下的清晰成像。

線陣相機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于通常具有更高的幀速率，特別適用于高速成像應(yīng)用。由于線陣相機(jī)一次只需要采集一行像素的數(shù)據(jù)，因此可以實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)傳輸速度。且線陣相機(jī)更輕便，適合需要緊湊設(shè)計(jì)的場景。主要應(yīng)用于工業(yè)應(yīng)用，如印刷品檢測(cè)、流水線檢測(cè)和高速掃描等。缺點(diǎn)是分辨率通常比面陣相機(jī)低，只能獲取到單行像素。且線陣相機(jī)觸發(fā)方式相對(duì)較為復(fù)雜，需要專業(yè)的技術(shù)支持；由于每個(gè)像素點(diǎn)都需要激活才能記錄圖像，因此其響應(yīng)速度可能不如其他類型的相機(jī)。

3D 工業(yè)相機(jī)產(chǎn)品應(yīng)用場景

 3D 工業(yè)相機(jī)在各領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在自動(dòng)化檢測(cè)領(lǐng)域，3D 工業(yè)相機(jī)能夠準(zhǔn)確判斷產(chǎn)品是否合格，例如檢測(cè)產(chǎn)品表面是否有缺陷、尺寸是否符合標(biāo)準(zhǔn)等。同時(shí)，它還可以用于識(shí)別產(chǎn)品的二維碼、條形碼等信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化跟蹤與管理。在汽車制造行業(yè)，3D 工業(yè)相機(jī)可用于汽車車身的三維測(cè)量和質(zhì)量檢測(cè)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。在航空航天領(lǐng)域，可用于飛機(jī)零部件的精確測(cè)量和逆向工程，為飛機(jī)的研發(fā)和生產(chǎn)提供有力支持。

在機(jī)器視覺領(lǐng)域，3D 工業(yè)相機(jī)能夠獲取物體的精確三維信息，從而用于測(cè)量物體的尺寸、形狀和位置。這為機(jī)器人抓取、裝配和焊接等任務(wù)提供了關(guān)鍵的視覺引導(dǎo)信息，實(shí)現(xiàn)了精確控制和定位。在倉儲(chǔ)物流領(lǐng)域，3D 工業(yè)相機(jī)通過獲取倉庫內(nèi)物體的三維信息，幫助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航和路徑規(guī)劃。機(jī)器人可以準(zhǔn)確識(shí)別貨物位置，規(guī)劃出最優(yōu)的搬運(yùn)路徑，提高物流效率。

 在 3C 電子行業(yè)，3D 工業(yè)相機(jī)可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷檢測(cè)、逆向工程和自動(dòng)化裝配等功能。例如，在電子產(chǎn)品表面缺陷檢測(cè)中，能夠精確捕捉物體表面的幾何信息，檢測(cè)并分類各種表面缺陷，如劃痕、裂紋、缺陷點(diǎn)等。在封裝過程中，工業(yè)相機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)封裝質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)，如貼片封裝過程中貼片的位置偏移、傾斜、錯(cuò)位等問題。在電子組件逆向工程中，通過精確測(cè)量獲取電子組件的三維形狀、尺寸和位置等詳細(xì)信息，為后續(xù)的 CAD 建模、分析和制造提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

在新能源領(lǐng)域，3D 工業(yè)相機(jī)被廣泛應(yīng)用于電芯、模組和 PACK 等多個(gè)工藝段。通過精確測(cè)量電池的折彎線，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的折彎操作，提高電池的安全性和生產(chǎn)效率。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，3D 工業(yè)相機(jī)可以用于農(nóng)作物的生長監(jiān)測(cè)和果實(shí)的成熟度檢測(cè)，幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)精確的管理和高效的收獲。在物流與倉儲(chǔ)領(lǐng)域，3D 工業(yè)相機(jī)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)貨物的體積和堆疊情況，提高倉儲(chǔ)空間的利用效率，并輔助機(jī)器人或自動(dòng)裝卸設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確的物料搬運(yùn)與排序。在醫(yī)療領(lǐng)域，3D 工業(yè)相機(jī)可用于醫(yī)療影像的三維重建和手術(shù)導(dǎo)航，提供精準(zhǔn)的深度信息，輔助醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃和操作。