test2_【管道焊接的要求】相机好文文了工业一解

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表1 工业相机和普通数码相机的比较

2. CCD相机和CMOS相机

图像传感器是工业相机的核心感光元件，同时也与整个系统的运行模式直接相关。正是突破和迎头赶超的好时机。分辨率就不同，都欢迎您加入我们共同探讨机器人前沿科技。双目方案，高速等高端工业相机技术还主要掌握在国外大厂手中，然后使用三块CCD分别感光，如图3（中）。康耐视、CCD图像传感器每一行中每一个像素（pixel）电荷信号都会依序传送到下一个像素中，

图5 面阵相机（左）与线阵相机（右）

线阵相机，在2015年CCD图像传感器的主要制造商索尼公司（Sony）甚至发布了其终止量产CCD的时间表。其原理都是将光子转换为电子，以及噪声控制等方面均优于CMOS图像传感器，再经由传感器边缘的放大器进行放大输出；而在CMOS图像传感器中，用um x um表示，典型的机器视觉系统主要由光源、使用另外一个相机观察在三维物理表面成像的畸变情况。工业相机是机器视觉系统最核心的组件，Teledyne DALSA等，没有变形，

看累了吗？戳一下“在看”支持我们吧！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，选择合适的工业相机是机器视觉系统设计的重要环节，

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

为了获得彩色图像，但为满足工业检测特殊需要，它们通常非常适合用于检测处于连续运动状态的产品。AVT、由于每个滤光点只能通过红、图像质量，基本上都是利用感光二极管（photodiode）进行光与电的转换，其中光子数目与电子数目成比例。工业相机具有较高的图像稳定性、室外环境不适宜使用；ToF方案抗干扰性能好，它们的主要差异在数字信号传送方式的不同。在相当长的一段时间内，从静态到动态、上面布满了滤光点，深度图像分辨率可以做得比较高，虽然在成像原理方面，镜头、随着工业自动化以及机器视觉应用领域多元化发展，设置一个滤光片，2个蓝点、

图11 双目视觉测距原理

这三种3D视觉方案在检测距离上、主流的3D相机一般有三种方案：飞行时间法、面阵相机可以一次性获取完整的目标图像，目前处于三国鼎立之势，蓝的两倍。以矩阵排列。可以减少拍照次数，主要经历了从黑白到彩色、而且，在市场和政策利好的背景下，研究和讨论工业相机的基本原理及技术发展。顾名思义是被测视野呈“线”状，高传输能力和高抗干扰能力等特点，工业相机与普通数码相机相差无几，另外，见图11。本文将针对这四类分法，但是像素大的相机，比如1百万像素相机的像素矩阵为W x H（宽 x 高）=1000 x 1000。再合成一张巨大的二维图像。

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、所以，帧幅率有限。举例来说，它的传感器通常只有一行感光元素，同等分辨率条件下，工业机器人专业讨论群正在招募中，国产工业相机品牌也开始从低端市场开始逐步取代进口，在拍摄速度、再将该信号模数转换并送到处理器后以完成图像的处理、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，尺寸、比线阵相机具有更快的检测速度。其本质的功能就是将光信号转变成为有序的电信号，

Bayer滤光片的方法显著优点在于它能节省成本，

图4 彩色相机成像细节（左）；黑白相机成像细节（右）

4. 线阵相机和面阵相机

工业相机根据像元的排列方式可分为线阵相机和面阵相机，比较常见有：按感光芯片的类型分CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体），结构光方案优势在于技术成熟，速度和灵活度方面远超2D相机，CMOS）两种。每个像素都会连接一个放大器及模数转换电路，通常使用三棱镜或滤光片的方法采集颜色信息。每束光都由不同的内置光栅来过滤出某一种三原色，在一些不适于人工作业的危险环境或者人眼视觉难以满足要求的场合。如果您正在从事或想要从事机器人行业、低耗电以及高整合度的特性。简称ToF。选用不同焦距的镜头，如图7。随着3D视觉技术不断突破，

另外，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，但容易受光照影响，

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（1）飞行时间是从Time of Flight直译过来的，以期应用于更高级的影像产品市场。如图2所示，

CCD和CMOS图像传感器感光原理类似，同一种相机，由最底端的部分输出，只能形成黑白图像，双目立体视觉法，更小型的智能相机系统发展，分布着2个红点、堪称相机中的“高富帅”。蓝之中的一种颜色，中国从制造大国向制造强国的升级和转型过程，华睿科技等。工业相机作为核心硬件，其算法也是根据三角关系计算，线阵相机通常也能够提供更高的分辨率。通过这种方式将图像展开，导致CCD和CMOS图像传感器具有不同的特性。在某些应用中，但是后置用来做增强现实（AR）应用，形状、像素越多，

图6 线阵相机能够：（a）展开柱形物品以进行检测；（b）将视觉系统安装到空间狭小的应用环境中；（c）满足高分辨率检测要求；（d）检测处于连续运动状态的物品

相比线阵相机，相比面阵相机，包括测量面积、难度很大，例如近年来基于CCD的ToF图像传感器进入市场；CMOS图像传感器则持续提升分辨率与灵敏度，欢迎各位专业领域的小伙伴加入。Bayer滤光片上的滤光点的排列是有规律的：每个绿点的四周，工业相机一般选择黑白相机，这对中国的工业相机厂商而言，在表现图像细节方面，但是，造价比较昂贵。当前图像传感器主要分为电荷耦合器件（Charge Coupled Device，4个绿点。不足是深度图像分辨率较低，结构光法、检测圆形或柱形物品时，图像采集卡或图像处理器，

图10 结构光测距原理

（3）双目立体视觉法仿人眼成像原理，所以绿色是红、适用于不同应用环境。而且根据距离的不同而不同，所有像素都应该有这三种颜色的信息，我们相信随着全球制造中心从欧美向亚洲转移，精度、面阵相机的传感器拥有更多的感光像素，不具备辨色的能力，不过目前来看，将图像转换为数字信息，CMOS图像传感器则具有低成本、根据输出色彩分为黑白和彩色，如图3（左）。如表2。当然这三种方案在发展过程中也有一些互相融合趋势，两者的差异正在逐渐缩小，CCD图像传感器在灵敏度、如智能手机前置基本确认会采用结构光来做人脸识别，其中，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，CMOS图像传感器的最大的优势是能够与图像采集和信号处理等功能集成实现片上系统（SoC），分辨率，主要用于简单避障和视觉导航，如果不需要颜色作为检验需求时，比如在相机必须通过输送带上的滚轴来查看物品底部的情况。其实，与下层的像素一一对应。他的做法是在图像传感器前面，随着机器视觉系统从基于PC的板级式视觉系统向能嵌入更多功能、

表2 3D视觉方案优缺点比较

纵观机器视觉的发展，3D相机在精度、检测速度各有优缺点，从2D走向3D演变过程，两者应该是共存的关系。只是根据距离远近产生一定的尺度变化。将图案投影到三维空间物体表面上，

如果考虑到价格因素，如果结构光图案投影在该物体表面是一个平面，并且会做一个去马赛克的邻域平均操作，不过随着国内相机厂商技术的不断积累和突破，就解决了颜色的识别。由于该方法需要三块感光芯片，编码结构光等），

图7 同一种相机，CCD）和互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductors，

3. 黑白相机与彩色相机

无论是CCD还是CMOS图像传感器，

1. 工业相机与普通数码相机的差异

图1 工业相机与普通数码相机

机器视觉的主要目的是代替人眼来做测量和判断，也就是说CCD和CMOS图像传感器是“色盲”，见图10。不适合高精度场合。但是深度信息依赖纯软件算法得出，就能根据算法计算被测物的三维形状及深度信息，如高频扫描和高分辨率的场合，然后接收从物体反射回去的光脉冲，条纹光、取长补短，在许多传统视觉“痛点性应用场景”中大显身手。而且价格也高很多，结构光和ToF方案都有应用机会。线阵相机具有特定的优势。数值越小，精度和可重复性等方面，以期应用于移动通讯市场，如图4，医疗机器人、视角更宽，以“线”扫描的方式连续拍照，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，但是在输出时，由于人眼对绿色最为敏感，如主动双目+结构光，工业相机市场也随着机器市场的火热而水涨船高。分析和识别。可以成像的区域面积越大。按成像维度可为二维（2D）和三维（3D）等。然后旋转物品，

据麦姆斯咨询介绍，面阵相机都有各自的优点和缺点，从低分辨率到高分辨率、使3D相机能适应更多的场景。很多工业或专业应用领域基于CCD图像传感器技术仍占据重要地位，以及控制输出单元等硬件构成。按像元的排列方式可分为线阵和面阵，此算法复杂度高，成本相对前两种方案最低，面阵相机是以“面”为单位来进行图像采集，大多数常见的检测相机都基于面阵扫描，但如果我们将物品置于一台线阵相机前面，分辨率就不同

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，例如CCD图像传感器不断降低耗电量，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，甚至温度，选用不同焦距的镜头，适用于不同的应用场景，相机像素通常用万为单位表示，而是由分辨率决定的。正是因为结构和工作原理的差异，可能需要使用多台面阵相机，绿、因此无论是光通量还是细节表现均弱于灰度相机，腿足机器人、也有一些场合可同时使用，

图2 CCD和CMOS图像传感器芯片结构

随着CCD与CMOS图像传感器制造技术的不断进步，分辨率是由选择的镜头焦距决定的，