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工业相机的日常维护 定义及其稳定性分析

来源:加一伟业 发布日期:2019-06-23

  对于大多数厂家而言,对于工业相机的生产到出货都是经过严格检验的,一般质量都会有保证。工业相机使用久了会出现脏污灰尘,对相机的性能和寿命都会有所影响,要对产品进行维护保养,不能不间断的过度使用,这样极其容易降低产品的性能和减少寿命。因此,需要定期对相机进行清洗和保养,以延长相机的使用寿命。

  工业智能相机提供商就分享几个清洗和保养工业相机的小技巧:

  1、吸力吸除法:这种方法是利用涡轮式或活塞式的吸尘泵的吸力吸除工业相机CCD表面的灰尘,工作原理与我们家庭使用的吸尘器是一样的,因此,其存在的优缺点也是一致的。这种方法的优点在于非接触吸尘,对CCD无损伤;缺点则是此方法只对于干性浮尘有吸除作用,而对于有附着力的灰尘、油渍等却不是很有效。

  2、静电吸附法:这种方法是利用具有静电的柔软刷毛吸附工业相机CCD表面的灰尘,此方法与吸力吸除法一样,具备同样的优缺点,在选择使用哪种方法时,主要看哪种工具取材方便而已。

  3、纤维清洁法:这是一种是采用质地柔软的微纤维材料,沾上发挥性清洁溶液,深入CCD内部进行清理的方法。这里所说的发挥性清洁溶液最好是浓度90%以上的纯酒精,不要使用异丙醇,异丙醇能吸收空气中的水分,清理时易在工业相机CCD表面留下液体痕迹;也最好不要使用甲醇,甲醇是一种剧毒物质。此方法的优势是无损伤、操作方便、清除可针对性、对油性灰尘有一定的效果,缺点是此方法如果使用不当,易越清越脏,适得其反。

  4、粘性粘尘法:这种方法是利用橡胶棒或低粘性的胶纸等来粘除工业相机CCD表面上的灰尘。这种方法操作简单,但效果一般,容易在清理后留下更难清理的胶印,造成二次污染,因此,这种方法并不太建议使用。

  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)。用吹尘器除去。且勿使用酒精、汽油或稀释剂等挥发性溶剂否则会损坏表面光泽。要注意的是务必不能使用金属工具或钳子之类来处理镜头,否则会在它表面留下划痕。

  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。若相机上有指印或灰尘,用柔软、干燥的布擦拭,机身也要用柔软、干燥的布擦拭,如果污染非常顽固,可用布蘸适量中性清洁剂,然后擦干。

  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。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。

  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。

  工业相机的定义及其稳定性分析

  如今,人工智能被称为经济发展的新引擎,而做为人工智能核心技术之一的视觉技术也的确火了,火到凡是和工业自动化相关的企业如果不搞点视觉技术或者产品都“不好意思跟人家打招呼”。

  但伴随着市场火爆,与此形成鲜明对比的却是总体上国内工业相机价格的惨烈竞争、机器视觉行业从业人员的艰辛、尤其是技术主导型视觉公司,其工程师不是在客户处调试,就是在去客户调试的路上,如此付出与回报真的成比例吗?如此,从事机器视觉行业,那还真的是“我猜到了开头,却没有猜到这样的结局”。当然,现在说结局还太早,正火着呢!

  火归火,但马克思老早就教育我们“要透过现象看本质”。这么火的市场,我们必须要思考为什么工业相机的价格竞争如此惨烈?随便一个500万的CCD相机价格较5年前下跌了50%都不止,惨啊!如果说工业相机对于高端制造业来说真的有价值,那除了惨烈的价格竞争究竟还有效用几何?

  要理清楚这个问题,首先我们必须要明确两个最基本概念,第一何为机器视觉,第二何为工业相机。定义清楚,是为了少走弯路。翻了很多文献,感觉AIA的定义还是比较简洁明了。首先,机器视觉的(MV)指的是“针对所有硬件和软件相结合的工业和非工业应用,为基于图像采集和处理功能的设备提供操作引导”。而工业相机指的是“一种用于机器视觉系统的成像装置,该成像系统包括成像传感器芯片和各种基于电子的功能,它们将物体的视觉图像一起转换为电子脉冲”。对不起,翻译水平就这样,先将就着看吧。

  仔细思考,事实上这两个概念传递了非常重要的信息,机器视觉归根结底是一种应用主导型技术,即是由市场和应用需求来驱动的,机器视觉本身需要一个复杂的硬件和软件系统进行支撑,这其中就包括了客户的具体应用要求、软件、工业电脑、工业相机、镜头和光源等。请参考图一Baumer公司的示意图。

图一

  该图传递了两个信号,第一,工业相机产品最核心的价值并不在于其本身价格有多低,或者说为客户省了多少钱,而是做为关键的成像技术和图像处理软件的硬件载体,能够为解决客户问题和应用带来多大的效用抑或价值。第二,想要做工业相机销售或市场,如果只懂低价竞争,不去深入了解客户需求,我们严重点可以说这是不负责任的,至少对客户而言没有实现其效用最大化。那么,工业相机的效用最直接的体现在什么地方?优秀的图像品质?卓越的信噪比?高帧率和高分辨率?其实,针对工业相机而言,这些都不是事儿,否则还真没资格称其为工业相机。最重要的,其实很简单,必须要稳定!稳定!稳定!对不起,重要的事情说三遍。当然,要做到这些,企业必须避免恶性竞争,有能力和财力持续进行产品研发投入。

  为什么这么说?直白来讲,如果一台工业相机连续每天工作24小时,不存在掉线、丢帧等最基本问题,而且能与现场其它电气设备完美兼容,无疑会让机器视觉的检测效率极大提升、工程师会节省大把的时间用于更有价值的技术开发,而不是“一直在路上”、当机器视觉机器高效的转化为现实生产力的时候,“人工智能成经济发展的新引擎”也将不在是梦想。

  当然,做为应用驱动型的产品,不得不承认工业相机在某些行业的需求价格弹性是非常大的,如果对工业相机的帧率和稳定性没有太多的要求,图像噪声或多或少不影响检测,那么这个行业必然成为一片红海,大量的同质替代品出现、用户关心更多的是能省多少钱以及短期快速收益,最终的结局必然是价格趋同。要做这些行业,那对不起,只有能玩儿的起的去玩了。

  但是,我们回到工业相机和机器视觉的定义本质,就会发现总有一些行业是对工业相机本身做为技术和应用的载体多体现的价值认可的,愿意为其效用,即通过消费该类商品和服务产生的满足程度,来支付更高的价格。而做为工业相机提供商,我们也必须思考如何在工业现场最大程度的将工业相机的效用带给客户来获取认可。此处就不谦虚的以Baumer工业相机举例吧,我们其实一直在攀登高峰(此处绝对说的是登山,Baumer的旗帜最高登上过海拔8163米的玛纳斯鲁峰)。从产品本身来说,Baumer工业相机目前均采用了主流的CMOS传感器,只是在产品特点和功能开发上不断的贴近客户,深刻理解客户针对工业应用的诉求。就工业现场而言,我们发现有几个主要特点:1. 环境复杂,很多现场要考虑在潮湿、粉尘、强电磁干扰等条件下工业相机如何稳定工作。2. 工业设备针对不同应用要求,要考虑相机供电方式、与其它设备(如PLC、PC)的兼容性、相机接口方式、与客户端软件的兼容性等等。3. 相机工作方式需要考虑到是检测物体的具体状态,尤其是要深刻理解客户检测要求背后的真正诉求为何,如何针对高速运动拍摄对相机进行控制,如何实现稳定无故障拍摄等。

  首先,就防护等级而言,Baumer工业相机针对客户应用目前专门研发了防护等级为IP67的宽温相机,工作环境温度可以达到-40 °C 至+ 70 °C,而且相机内部集成温度传感器,可以实时监控相机温度。此外,该系列相机特别针对现场恶劣环境进行测试,最高可承受100g的冲击和10g的震动,实乃“任你虐我千百遍我仍待你如初恋”啊。

  其次,针对工业现场供电,Baumer采用了8-30V DC的宽电压供电方式,相机触发采用debouncer等滤波设计,确保相机不受现场干扰可以稳定接受触发讯号。为了确保高精度测量数据的温度性,Baumer所有相机传感器都封装在散热支架上,良好的散热可以确保芯片的噪声较低,数据的时间漂移得到良好控制。

  再次,针对特别苛刻的检测要求,例如,Baumer专门基于SONY Pregius芯片发布了曝光时间最短1us的系列产品,确保针对高速运动物体拍照的清晰度和对比度。针对大数据传输,Baumer研发了基于万兆网(10GigE)接口的1200万分辨率相机,最高帧率达到335fps,相机内部带有2GB的存储。针对火的不行不行的3D应用,Baumer也推出了基于FPGA编程的3D相机,该相机拥有一个适用于激光三角测量的专用的预安装程序。借此,可以在相机内以亚像素的精确度定位激光线的焦点,以便仅传输轮廓数据,从而大幅减少需要传输的数据量。最高 1200 万像素的分辨率、在4K 的线宽和 128 线时高于 2.5 kHz 的分布率,即便在加工速度很高时该相机也能可靠地识别出最细微的偏差等等。

  总之,我们所做的一切,仅仅是在努力的将工业相机在机器视觉中的效用最大程度的发挥出来,往大了说为中国的先进制造贡献微薄之力,往小了说希望Baumer工业相机给用户带来愉悦的使用体验,不再让工程师因为硬件的不稳定而耗费精力和时间,这些对企业而言都是巨大的成本。由此我们相信总有那么一天,我们敬爱的视觉工程师们不会再那么辛苦,耳边可以少点工控机的嗡嗡声,也不用整天面对屏幕的幽光满头大汗;每当飞鸟入林,抬头看到的是家中的袅袅炊烟。

  以下是相关网友的提问:

  1、200万工业相机怎么选型?

  表示200万工业相机的选型参数

  一、镜头接口和最大CCD尺寸

  镜头的接口只要可以跟相机接口相匹配安装,可以通过外加转换口匹配安装就可以,镜头可以支持最大的CCD尺寸,并且应 该大于等于选配相机CCD芯片的尺寸。

  二、镜头的焦距

  知道相机CCD尺寸,工作距离和视野之后,就可以计算出自己所需要镜头的焦距。

  2、ccd工业相机镜头价格?

  CCD提供很好的图像质量、抗噪能力和相机设计时的灵活性。尽管由于增加了外部电路使得系统的尺寸变大,复杂性提高,但在电路设计时可更加灵活,可以尽可能的提升CCD相机的某些特别关注的性能。