XG-S200C工业相机维修费用 高速摄像机维修

5. 从平面（2D）走向立体（3D）
无论线阵相机还是面阵相机都只能实现2D成像，缺乏深度的信息，随着检测精度和应用场景复杂度的增加，2D相机越来越难堪重任，可以测量距离和进行三维建模的3D相机应运而生。随着3D视觉技术不断突破，3D相机在精度、速度和灵活度方面远超2D相机，在许多传统视觉“痛点性应用场景”中大显身手。
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图8 2D检测和3D检测的差异比较：2D检测根据灰度信息进行外观尺寸的检测和识别，而3D检测则利用包含高度信息在内的（XYZ坐标）条件进行检测辨别
根据测量原理不同，主流的3D相机一般有三种方案：飞行时间法、结构光法、双目立体视觉法，简单介绍如下：
（1）飞行时间是从Time of Flight直译过来的，简称ToF。其测距原理是通过连续发射经过调制的特定频率的光脉冲（一般为不可见光）到被观测物体上，然后接收从物体反射回去的光脉冲，通过探测光脉冲的飞行（往返）时间来计算被测物体离相机的距离，见图9。
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图9 飞行时间测距原理
（2）结构光法就是使用提前设计好的具有特殊结构的图案（比如离散光斑、条纹光、编码结构光等），将图案投影到三维空间物体表面上，使用另外一个相机观察在三维物理表面成像的畸变情况。如果结构光图案投影在该物体表面是一个平面，那么观察到的成像中结构光的图案就和投影的图案类似，没有变形，只是根据距离远近产生一定的尺度变化。但是，如果物体表面不是平面，那么观察到的结构光图案就会因为物体表面不同的几何形状而产生不同的扭曲变形，而且根据距离的不同而不同，根据已知的结构光图案及观察到的变形，就能根据算法计算被测物的三维形状及深度信息，见图10。
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图10 结构光测距原理
（3）双目立体视觉法仿人眼成像原理，通过计算空间中同一个物体在两个相机成像的视差得到物体离相机的距离，其算法也是根据三角关系计算，见图11。
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图11 双目视觉测距原理
这三种3D视觉方案在检测距离上、精度、检测速度各有优缺点，适用于不同的应用场景，目前处于三国鼎立之势，如表2。结构光方案优势在于技术成熟，深度图像分辨率可以做得比较高，但容易受光照影响，室外环境不适宜使用；ToF方案抗干扰性能好，视角更宽，不足是深度图像分辨率较低，主要用于简单避障和视觉导航，不适合高精度场合。双目方案，成本相对前两种方案，但是深度信息依赖纯软件算法得出，此算法复杂度高，难度很大，处理芯片需要很高的计算性能，同时它也继承了普通RGB摄像头的缺点：在昏暗环境下以及特征不明显的情况下并不适用。当然这三种方案在发展过程中也有一些互相融合趋势，如主动双目+结构光，取长补短，使3D相机能适应更多的场景。也有一些场合可同时使用，如智能手机前置基本确认会采用结构光来做人脸识别，但是后置用来做增强现实（AR）应用，结构光和ToF方案都有应用机会。
表2 3D视觉方案优缺点比较
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纵观机器视觉的发展，主要经历了从黑白到彩色、从低分辨率到高分辨率、从静态到动态、从2D走向3D演变过程，工业相机作为核心硬件，其技术的迭代变化也是遵循相应的发展。随着工业自动化以及机器视觉应用领域多元化发展，工业相机市场也随着机器市场的火热而水涨船高。虽然目前高分辨率、高速等高端工业相机技术还主要掌握在国外大厂手中，包括基恩士、康耐视、Basler、AVT、Teledyne DALSA等，不过随着国内相机厂商技术的不断积累和突破，国产工业相机品牌也开始从低端市场开始逐步取代进口，如大恒图像、华睿科技等。我们相信随着全球制造中心从欧美向亚洲转移，中国从制造大国向制造强国的升级和转型过程，在市场和政策利好的背景下，这对中国的工业相机厂商而言，正是突破和迎头赶超的好时机。

3. 黑白相机与彩色相机
无论是CCD还是CMOS图像传感器，其原理都是将光子转换为电子，其中光子数目与电子数目成比例。对每个像素，统计其电子数目就形成反映光线强弱的灰度图像，也就是说CCD和CMOS图像传感器是“色盲”，不具备辨色的能力，只能形成黑白图像，如图3（左）。
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左：黑白模式；中：三棱镜模式；右：拜尔滤波片模式
图3 不同色彩模式的工业相机
为了获得彩像，通常使用三棱镜或滤光片的方法采集颜色信息。三棱镜模式：采用三棱镜将射入的光分成三束，每束光都由不同的内置光栅来过滤出某一种三原色，然后使用三块CCD分别感光，如图3（中）。然后再将这三张图像合成一张高分辨率、色彩精确的图像。由于该方法需要三块感光芯片，造价比较昂贵。
如果考虑到价格因素，柯达的拜尔（Bayer）提出了一种廉价的折中方案：只用一块图像传感器，就解决了颜色的识别。他的做法是在图像传感器前面，设置一个滤光片，上面布满了滤光点，与下层的像素一一对应。如图3（右），Bayer滤光片上的滤光点的排列是有规律的：每个绿点的四周，分布着2个红点、2个蓝点、4个绿点。由于人眼对绿色为敏感，所以绿色是红、蓝的两倍。由于每个滤光点只能通过红、绿、蓝之中的一种颜色，但是在输出时，所有像素都应该有这三种颜色的信息，被滤除的两种颜色分量值在后期的算法处理中通过插值法来补回。
Bayer滤光片的方法显着优点在于它能节省成本，当前绝大多数彩色相机都采用此项技术。不过，黑白相机采集的是所有波长的光子，而Bayer彩色相机仅接受RGB三个波段的光子，并且会做一个去马赛克的邻域平均操作，因此无论是光通量还是细节表现均弱于灰度相机，如图4，对比了彩色相机与黑白相机在相同环境下的成像。所以，如果不需要颜色作为检验需求时，工业相机一般选择黑白相机，因为在拥有相同的分辨率前提下，黑白相机精度更高。

欧美国家在高端领域市场占有率高
从竞争格局来看，2018年全球工业相机行业竞争格局与机器视觉行业的竞争格局极为相似，全球工业相机生产主要还是以欧美为主，其中北美占据市场份额的62.0%，欧洲占据市场份额的15%，日本占据市场份额的10%，而其他地方仅占市场份额的13%。
中国工业相机行业发展现状与趋势分析
从全球市场来看，工业智能相机市场的集中度远高于板卡式相机市场，率先布局智能相机的康耐视和基恩士目前市场占比总计已超过70%，而板卡式相机前八大企业的市场份额之和仅为61%。智能相机的一大优势就在于易用性，而易用性主要通过软件的使用来反映，许多国外知名企业有视觉软件的开发经验，通常会配套相应的定制软件方便系统开发人员编程智能相机，如康耐视的In-Sight系列智能相机的配套软件EasyBuilder就允许开发者从菜单中选择一系列功能，来实现模式图像匹配和OCR等任务。国外产品软硬件优势明显，但产品价格相对较高，对中国市场的应用针对性开发还不足，国内企业如维视图像、朗锐智科、凌华科技等也推出智能相机系列产品从中低端市场切入。

工业相机怎么维护保养，看这里
工业相机是一种非常精密的产品，相比一般用相机，其造价要昂贵许多。同样的，工业相机使用久了也会出现脏污灰尘，对相机的性能和寿命都会有所影响。因此，对于工业相机需要定期对相机进行清洗和保养,以延长相机的使用寿命。对清洗工业相机的过程也是有要求的，不适当的清洗会损坏基层上或镜头上磨光的表面和的覆盖物，玻璃或覆盖物表面的损坏会降低所有应用中的性能。所以，要选择合适的工业相机护理方法和清洗程序。
1、不要用手指触摸镜头表面
不管是清洗或是平时使用，应保持手持镜头的边缘，千万不要用手指触摸镜头表面。相机镜头是非常精密的部件，其表面做了防反射的涂层处理，用手指触摸镜头，镜头表面会粘上油渍及指纹，对涂层有害，从而影响工业相机使用。
2、清洗用具的选择
通常来说，压缩空气就足以清除掉工业相机芯片内部的所有杂质，但不宜使用喷雾剂类型的压缩空气，因为这种喷雾剂经常含有水、油等可能损坏芯片表面的物质。同时微纤维可以深入镜头的表面清除杂质，可以实现彻底清除杂质的目的。擦拭工业相机，可以选择浓度90％以上的纯酒精，但注意，不要使用异丙醇，因为异丙醇会吸收空气中的水分，在传感器表面留下液体痕迹。
注：不要用金属工具或钳子处理工业相机的镜头，应通过使用木制的、竹制的和塑料制的工具来处理，以免留下划痕。
3、对不同污渍的清洗要求
①镜头灰尘：可以使用镜头笔，是专门为光学镜头而设计的，不能用于湿的表面，也不能和镜头水，镜头清洁液等混用。镜头污渍：推荐可丢弃式的专业镜头擦拭纸(擦镜纸)。
②.相机上有指印或灰尘：气吹或者用用柔软、干燥的布擦拭。若相机污染非常顽固：用布蘸适量中性清洁剂，然后擦干。勿使用汽油或稀释剂等挥发性溶剂否则会损坏表面光泽。
③机身缝隙：用清洁棉棒清洁相机缝隙，使用尖头清洁棉棒蘸取少量清洁液，沿按钮或转盘边缘轻轻擦拭。
④传感器：一般的粉尘可以用气吹处理，将气吹尽可能近地挨近传感器可以更好地将灰尘吹走；面对顽固的油性灰尘，气吹无法吹走，此时可以使用清洁棒(果冻笔，顶端有粘性)来进行处理。
⑤小镜头：可以用手持的真空笔。
4、保持将镜头放置到软的表面上
保持将镜头放置到软的表面上，特别是如果光学表面是凸起的，静止地放置到坚硬的桌面上会造成表面的刮痕。
不使用时盖上镜头盖，保存好
对于工业镜头系统或装配来说，在没有使用的时候盖上镜头盖能保护光学表面不被损坏。如果长期不使用相机，那在取出电池后，使用密封的包装放置，如果能配备一个防潮箱再好不过。另外千万不要把没有包裹的镜头一起放在一个盒子或袋子中或置于重物下方，以免损坏。

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