工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備特殊應(yīng)用上，用到哪些特殊相機(jī)？

工業(yè)上，除了常見的可見光2D、3D相機(jī)外，還有一些特別的相機(jī)用于一些特殊應(yīng)用。

一、紅外相機(jī)

通常情況下，人眼可見范圍為390nm-780nm。波長超過780nm判定為紅外光。 紅外光一般分為近紅外NIR、短波紅外SWIR、中波紅外MWIR、長波紅外LWIR、微波。

紅外相機(jī)-NIR NIR（近紅外）是肉眼不可見的電磁波譜的一部分，NIR的成像并不依賴于顏色，所以可以高精度地可視化任何物體。 NIR光的波長比可見光長，這通常意味著光更容易通過紙張、布料和塑料等材料透射。近紅外波長對(duì)材料和涂層的反應(yīng)也與可見光不同。 NIR可以做到：

更容易穿透材料

降低成像對(duì)象的顏色飽和度

消除不必要的眩光和反射

忽略各種檢測應(yīng)用中不需要的細(xì)節(jié)

紅外相機(jī)-SWIR 短波紅外(SWIR)的范圍在1050~2500nm之間，它占據(jù)了近紅外以上的電磁波譜，完全超出了傳統(tǒng)硅基成像傳感器的能力范圍。所以短波紅外相機(jī)通常使用InGaAs傳感器來感知該波段的光。 InGaAs傳感器是目前主流的相機(jī)技術(shù)，工作在900至1700nm的SWIR范圍內(nèi)。與其他SWIR成像方式相比，它們具有相對(duì)成本效益和成熟的特點(diǎn)，這使得它們成為包括檢測、分類和質(zhì)量控制在內(nèi)的機(jī)器視覺應(yīng)用中最常用的技術(shù)。 SWIR最有前途的機(jī)器視覺應(yīng)用之一是產(chǎn)品的檢測和分類。

紅外相機(jī)-MWIR MWIR也被稱為“熱紅外”，因?yàn)檩椛涫菑奈矬w本身發(fā)射的，不需要外部光源來成像物體。兩個(gè)主要因素決定了物體在熱像儀上看起來有多亮：物體的溫度和發(fā)射率（材料的物理屬性，描述了它的輻射效率）。 所有溫度高于絕對(duì)零度（-273°C/-459°F）的物體都會(huì)發(fā)出中波紅外和長波紅外波長（3μm-14μm）的紅外輻射，其數(shù)量與物體的溫度成正比。熱成像聚焦并檢測這種輻射，然后將溫度變化轉(zhuǎn)換為灰度圖像，使用更亮和更深的灰色陰影來表示更熱和更冷的溫度，從而直觀地表示場景的熱量分布。 MWIR收集3μm至5μm光譜波段的光。當(dāng)主要目標(biāo)是獲得高質(zhì)量圖像而不是專注于溫度測量時(shí)，就會(huì)使用MWIR相機(jī)。 紅外相機(jī)-LWIR 長波紅外（LWIR）是電磁波譜紅外波段的細(xì)分，可捕獲8至14μm長波紅外（LWIR）光譜中的紅外能量。 LWIR主要目標(biāo)是專注于溫度的測量。

二、紫外相機(jī)

從約10nm-400nm的輻射波段稱為紫外線輻射，通常分為三個(gè)波段：近紫外（200nm-380nm）、遠(yuǎn)紫外（10nm-200nm）、極紫外（1nm-31nm）。而空氣在低于約200nm的波長下是不透明的，也意味著無法進(jìn)行觀察。 近紫外又可以細(xì)分為：320nm-400nm的長波UV，也稱UV-A；280nm-320nm的中波UV，也稱UV-B；200nm-280nm的短波UV，也稱UV-C。 工業(yè)上使用最常見的紫外波長是365nm和395nm。紫外線可用于機(jī)器視覺應(yīng)用中，以檢測使用可見光無法檢測到的特征。由于紫外線被許多材料吸收，因此可以捕獲產(chǎn)品表面的圖像，并且由于它的波長比可見光短，因此會(huì)被產(chǎn)品上的表面特征所散射。通常用于高分辨率視頻顯微鏡、電暈檢測、半導(dǎo)體檢測和無損檢測。

三、高速相機(jī)

高速攝像機(jī)是一種能以小于1/1000秒的曝光或超過每秒250幀的幀速率捕獲運(yùn)動(dòng)圖像的設(shè)備。 市場上的高速相機(jī)基本可以分為兩大類：可以與捕獲的視頻相同或者更快的速度加載視頻的相機(jī)，以及捕獲整個(gè)事件并必須在后續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸該事件的相機(jī)。 這兩種類型相機(jī)的使用取決于需要拍攝的時(shí)間長度，一般分為長時(shí)間記錄事件和瞬態(tài)事件。

長時(shí)間記錄的事件通常在100 - 300fps的情況下以中等分辨率記錄幾分鐘或者幾個(gè)小時(shí)。在這些事件期間，相機(jī)無法存儲(chǔ)完整的視頻，所以必須將其實(shí)時(shí)的傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。傳輸速度取決于傳輸介質(zhì)的吞吐能力。

瞬態(tài)事件在幾秒鐘內(nèi)發(fā)生，通常每秒鐘捕獲幾千幀圖像，然后生成一個(gè)以GB為單位的RAW原始數(shù)據(jù)。在拍攝瞬態(tài)事件而使用的相機(jī)時(shí)，要增加拍攝的事件的持續(xù)時(shí)間，就需要一臺(tái)具有盡可能多的臨時(shí)存儲(chǔ)容量（RAM）的相機(jī)。 高速攝像機(jī)主要應(yīng)用于科研，軍事測試以及工業(yè)生產(chǎn)評(píng)估等領(lǐng)域。例如汽車碰撞測試，焊接過程中的電弧的產(chǎn)生，電池爆炸過程中的有機(jī)液體飛濺，像這一類速度非?？斓默F(xiàn)象必須借助高速攝像機(jī)才能清晰的捕捉到。高速攝像機(jī)可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)高速目標(biāo)的快速、多次采樣，當(dāng)以常規(guī)速度放映時(shí)，所記錄目標(biāo)的變化過程就清晰、緩慢地呈現(xiàn)在我們眼前。

四、偏振相機(jī)

偏振相機(jī)就是四個(gè)不同角度的偏振片(90°, 45°, 135° 和0°) 分別放置于單個(gè)像元上，每四個(gè)像元一組作為一個(gè)計(jì)算單元。通過四向偏振器來捕捉畫面物體中的不同程度的極化信息，直接體現(xiàn)在拍攝的畫面中，可適用于玻璃檢測、應(yīng)力檢測等應(yīng)用；同時(shí)還可以檢測玻璃、金屬等單色或彩色相機(jī)難以檢測的反光表面。

傳統(tǒng)機(jī)器視覺無法檢測的應(yīng)力、表面粗糙度、合金成分等應(yīng)用，而這些都是偏振相機(jī)的優(yōu)勢體現(xiàn)，極大地延伸了機(jī)器視覺的探測能力。

偏振的應(yīng)用長期以來一直用于機(jī)器視覺檢測，以檢測應(yīng)力，檢測物體并減少透明物體的眩光。典型的設(shè)置需要在目標(biāo)物體、光源和相機(jī)之間安裝一個(gè)或多個(gè)外部偏振片板。各種設(shè)置可用于測量材料應(yīng)力，增強(qiáng)對(duì)比度以及分析表面質(zhì)量的凹痕或劃痕。

應(yīng)力檢測 當(dāng)偏振光穿過透明材料時(shí)，偏振光的入射角度將通過物體中的不同應(yīng)力區(qū)域轉(zhuǎn)換為不同的角度。通過將顏色分配給特定的偏振角度，可以可視化缺陷和應(yīng)力區(qū)域。

減少反射 物體會(huì)反射光線，使表面檢測變得困難。食品和包裝檢測應(yīng)用可以通過減少反射和眩光來減少偏振片的使用。

提高對(duì)比度 在低光照條件下，可以通過檢測物體偏振的角度來改善對(duì)比度。上面的例子展示了如何在低光下通過常規(guī)成像來改善對(duì)比度。

劃痕檢測 與應(yīng)力檢測類似，使用傳統(tǒng)成像很難識(shí)別某些缺陷和劃痕。為了幫助識(shí)別表面缺陷，偏振成像可用于檢測透明材料上的劃痕。