工業(yè)相機(jī)是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵組件,其最本質(zhì)的功能就是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成有序的電信號(hào)。當(dāng)被攝物體反射的光線通過(guò)工業(yè)鏡頭折射后,會(huì)投射到相機(jī)的感光傳感器上,這個(gè)感光傳感器通常是電荷耦合器件(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)。
工業(yè)相機(jī)根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn),可分為多種類型,每種類型都有其獨(dú)特的應(yīng)用場(chǎng)景。
1、按照圖像傳感器類型不同,分為 電荷耦合器件CCD工業(yè)相機(jī)和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體CMOS工業(yè)相機(jī)?,F(xiàn)在市面上的主流是CMOS工業(yè)相機(jī)。
CCD主要用于對(duì)圖像質(zhì)量要求極高的領(lǐng)域,如科學(xué)研究、醫(yī)療成像和高端工業(yè)檢測(cè)。
CMOS應(yīng)用于對(duì)速度和成本敏感的領(lǐng)域,如生產(chǎn)線檢測(cè)、機(jī)器人引導(dǎo)和物流分揀。
2、按輸出色彩不同,分為彩色工業(yè)相機(jī)和黑白(單色)工業(yè)相機(jī)。
彩色相機(jī)能獲取物體豐富的色彩信息,適用于對(duì)顏色有要求的檢測(cè),如食品外觀檢測(cè)、印刷品色彩檢測(cè)等。
黑白相機(jī)則對(duì)光線更敏感,在檢測(cè)物體的灰度差異、紋理細(xì)節(jié)方面表現(xiàn)較好,常用于對(duì)精度要求高的尺寸測(cè)量、缺陷檢測(cè)等場(chǎng)景。
一般對(duì)顏色沒(méi)要求的首選黑白工業(yè)相機(jī),更經(jīng)濟(jì)、成像效果好。
3、按掃描方式不同,分為面陣工業(yè)相機(jī)和線陣工業(yè)相機(jī)。
面陣相機(jī)一次獲取一幀完整圖像,適用于拍攝靜態(tài)物體或在物體運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行抓拍,如產(chǎn)品缺陷檢測(cè)、尺寸測(cè)量和二維碼讀取。
線陣相機(jī)每次獲取一行圖像,通過(guò)物體與相機(jī)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)構(gòu)建完整圖像,常用于高速運(yùn)動(dòng)物體的檢測(cè)和高精度的一維測(cè)量,如印刷品的在線檢測(cè)、金屬板材的表面檢測(cè)等。
4、按照相應(yīng)光譜響應(yīng)范圍分,可分為可見(jiàn)光(普通)工業(yè)相機(jī)、紅外工業(yè)相機(jī)、紫外工業(yè)相機(jī)。
- 可見(jiàn)光工業(yè)相機(jī)
光譜范圍:主要覆蓋人眼可見(jiàn)的光譜范圍,大約在390nm至780nm之間。
成像原理:通過(guò)鏡頭捕捉目標(biāo)物體的可見(jiàn)光圖像,并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)或傳輸。
特點(diǎn):分辨率高,色彩還原能力強(qiáng)。適用于常規(guī)的視覺(jué)檢測(cè)和圖像分析。
應(yīng)用:產(chǎn)品外觀缺陷檢測(cè)、工業(yè)檢測(cè)與機(jī)器視覺(jué)等。
- 紅外工業(yè)相機(jī)
光譜范圍:覆蓋紅外光譜范圍,通常分為近紅外(NIR,750nm~1400nm)、短波紅外(SWIR,1400nm~3000nm)、中波紅外(MWIR,3000nm~8000nm)、長(zhǎng)波紅外(LWIR,8000nm~14000nm)。
成像原理:利用紅外探測(cè)器接收目標(biāo)物體發(fā)出的紅外輻射,并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行成像。紅外成像不依賴于顏色,可以高精度地可視化任何物體。
特點(diǎn):能夠穿透煙霧、灰塵等可見(jiàn)光無(wú)法穿透的介質(zhì)。對(duì)溫度敏感,適用于熱成像和夜視。
應(yīng)用:如電力設(shè)備的熱故障檢測(cè)、物品分選、檢測(cè)食品缺陷。
- 紫外工業(yè)相機(jī)
光譜范圍:覆蓋紫外光譜范圍,大約在10nm至400nm之間,工業(yè)上常用的紫外波長(zhǎng)包括365nm和395nm。
成像原理:通過(guò)紫外鏡頭捕捉目標(biāo)物體發(fā)出的紫外光,并利用紫外探測(cè)器將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行成像。紫外相機(jī)通常用于檢測(cè)使用可見(jiàn)光無(wú)法檢測(cè)到的特征。
特點(diǎn):對(duì)表面缺陷、熒光物質(zhì)和紫外標(biāo)記敏感。適用于高精度檢測(cè)和特殊材料分析。
應(yīng)用:檢測(cè)半導(dǎo)體晶圓表面的細(xì)微缺陷等。
5、按照光譜波段數(shù)量,分為高光譜工業(yè)相機(jī)和多光譜工業(yè)相機(jī)。
高光譜相機(jī):光譜分辨率極高,通常能記錄超過(guò) 100 個(gè)波段,甚至可達(dá)數(shù)百個(gè)至上千個(gè)波段,可在可見(jiàn)光、近紅外、短波紅外等光譜范圍內(nèi)對(duì)物體進(jìn)行連續(xù)光譜成像,獲取目標(biāo)物在非常多窄波段下的反射、透射或輻射信息,相鄰波段的間隔非常小,一般為 1nm 左右,甚至更小。
應(yīng)用:適用于需要高精度光譜分析的場(chǎng)景,如工業(yè)檢測(cè)中的微小缺陷檢測(cè)、材料成分的精確分析、食品藥品的質(zhì)量檢測(cè)和安全評(píng)估等;在科研領(lǐng)域,用于地質(zhì)勘探、生物醫(yī)學(xué)研究、環(huán)境科學(xué)研究等,以獲取詳細(xì)的光譜信息來(lái)進(jìn)行深入分析。
多光譜相機(jī):光譜分辨率相對(duì)較低,波段數(shù)量較少,一般在 2 到 100 個(gè)之間,其波段寬度相對(duì)較寬,通常為 10-100nm。
應(yīng)用:適用于對(duì)光譜分辨率要求不高,但需要快速獲取大面積、多波段信息的場(chǎng)景,如農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的大面積農(nóng)作物生長(zhǎng)狀況監(jiān)測(cè)、森林資源調(diào)查;用于目標(biāo)識(shí)別等。
以上只是部分工業(yè)相機(jī)的分類情況。
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