堡盟工業相機：優化“陰影恢複形狀”應用

2026-04-25 17:36:01

“陰影恢複形狀”（Shape-from-Shading）3D技ji術shu可ke用yong於yu幾ji乎hu任ren何he行xing業ye的de自zi動dong化hua質zhi量liang控kong製zhi。通tong過guo分fen析xi光guang強qiang的de分fen散san程cheng度du，該gai技ji術shu甚shen至zhi能neng識shi別bie物wu體ti表biao麵mian最zui微wei小xiao的de不bu規gui則ze缺que陷xian，例li如ru裂lie紋wen或huo劃hua痕hen等deng等deng。堡bao盟meng高gao性xing能neng工gong業ye相xiang機ji內nei置zhi光guang源yuan控kong製zhi器qi，是shi用yong於yu簡jian化hua係xi統tong設she計ji和he快kuai速su實shi施shi檢jian測ce任ren務wu的de重zhong要yao工gong具ju。

3D技術在自動化領域無處不在，目前被廣泛用於質量保證、物流和測量等諸多應用。不同應用所使用的3D技術也不盡相同。例如，立體成像法要求使用兩台相機，並且僅適用於靜止物體，因此其應用速度較慢；三角測量技術或投影法的原理是基於運動——投射的測量點在物體表麵移動，或者物體在測量點下方移動；飛行時間法隻需采用一台相機，且同時適用於靜止和運動的物體；“陰影恢複形狀”3D技術通過不同方向的光源照射物體來測量傾角和曲率，無論靜止還是運動的物體，都非常適合。橫向分辨率（x,y方向）取決於所使用的相機，因此該值可能會很高。這種分辨率組合使用靈活、廣泛。

原理與日晷相反

從(cong)概(gai)念(nian)上(shang)講(jiang)，陰(yin)影(ying)恢(hui)複(fu)形(xing)狀(zhuang)技(ji)術(shu)的(de)原(yuan)理(li)非(fei)常(chang)簡(jian)單(dan)，可(ke)將(jiang)其(qi)視(shi)作(zuo)反(fan)向(xiang)的(de)日(ri)晷(gui)。日(ri)晷(gui)的(de)原(yuan)理(li)是(shi)根(gen)據(ju)高(gao)度(du)一(yi)定(ding)的(de)晷(gui)針(zhen)投(tou)下(xia)的(de)陰(yin)影(ying)長(chang)度(du)確(que)定(ding)太(tai)陽(yang)的(de)高(gao)度(du)和(he)方(fang)向(xiang)，並(bing)以(yi)此(ci)測(ce)定(ding)時(shi)間(jian)——高科技日晷甚至能測量全天的時間。作為一種3D技術，陰影恢複形狀技術通過在特定方位的光源投下的陰影的長度來測量高度。若要獲取表麵梯度的完整信息，至少需要三個（通常為四個）不同方向的光源。梯度用於確定高度值z(x,y)。zaidaduoshuyingyongzhong，xiangjianshunxuchufaguangyuan，tongshicaijituxiangxulie，suihouyongruanjianjinxingfenxi。youyupuguangshijianjiduan，zaiceliangyundongwutishikezuidaxiandujiangdituxiangdemohuchengdu。ciwai，guangzhaofangxiangyekeyongyansejinxingbianma，tongshiyitaisanxinpianxiangjizhixuyicipaishejiunengcaijiyizutuxiang。yinyinghuifuxingzhuangjishubujianyiyongyucaisexiangji，yinweiBayer濾光片會帶來很大的色彩串擾。

快速識別不規則幾何缺陷

近jin年nian來lai，陰yin影ying恢hui複fu形xing狀zhuang技ji術shu尤you其qi受shou到dao在zai線xian表biao麵mian檢jian測ce和he分fen揀jian應ying用yong的de青qing睞lai。其qi中zhong一yi個ge原yuan因yin是shi，通tong過guo分fen析xi從cong每mei個ge光guang照zhao方fang向xiang采cai集ji到dao的de灰hui度du圖tu像xiang，可ke消xiao除chu表biao麵mian反fan射she率lv差cha異yi帶dai來lai的de影ying響xiang。因yin此ci，陰yin影ying恢hui複fu形xing狀zhuang技ji術shu能neng夠gou簡jian單dan快kuai速su地di將jiang不bu規gui則ze幾ji何he缺que陷xian與yu因yin顏yan色se、反光或紋理造成的不規則缺陷區分開，而其它區分方法要複雜得多。陰影恢複形狀技術被廣泛用於包裝行業，例如：在印有盲文（即凸字）的包裝盒上，利用該技術可檢測盲文印刷是否正確和準確。

陰影恢複形狀竟如此簡單

理想情況下，相機會按順序觸發光源的四個分區，每次觸發采集一張灰度圖像，然後將圖像傳輸至分析單元。堡盟CX係列的CX.I相機目前搭配四個可單獨觸發的電源輸出。相機內置兼容GenICam的定序器，電源輸出最高48V/2.5A，因yin此ci直zhi接jie通tong過guo相xiang機ji便bian能neng觸chu發fa光guang源yuan裝zhuang置zhi和he圖tu像xiang采cai集ji，無wu需xu使shi用yong外wai部bu光guang源yuan控kong製zhi器qi，也ye無wu需xu額e外wai布bu線xian，從cong而er降jiang低di成cheng本ben。不bu過guo，高gao動dong態tai檢jian測ce應ying用yong不bu僅jin要yao求qiu相xiang機ji具ju備bei高gao幀zhen率lv，同tong時shi還hai要yao保bao證zheng極ji短duan的de曝pu光guang時shi間jian。堡bao盟mengCX.I相機在Burst模mo式shi下xia能neng夠gou以yi極ji高gao的de幀zhen率lv采cai集ji圖tu像xiang，並bing根gen據ju可ke用yong帶dai寬kuan以yi較jiao低di的de幀zhen率lv傳chuan輸shu至zhi分fen析xi單dan元yuan。相xiang機ji內nei置zhi索suo尼ni傳chuan感gan器qi，可ke提ti供gong高gao動dong態tai範fan圍wei圖tu像xiang，即ji便bian對dui於yu光guang亮liang金jin屬shu表biao麵mian也ye能neng確que保bao穩wen定ding的de圖tu像xiang分fen析xi。此ci外wai，該gai係xi列lie相xiang機ji曝pu光guang時shi間jian低di至zhi1 µs，可大幅降低圖像的模糊程度，從而實現高速檢測。

節約成本和時間

堡盟CX.I相(xiang)機(ji)的(de)功(gong)能(neng)強(qiang)大(da)，相(xiang)機(ji)內(nei)置(zhi)光(guang)源(yuan)控(kong)製(zhi)器(qi)，帶(dai)四(si)個(ge)可(ke)單(dan)獨(du)觸(chu)發(fa)的(de)電(dian)源(yuan)輸(shu)出(chu)，可(ke)減(jian)少(shao)陰(yin)影(ying)恢(hui)複(fu)形(xing)狀(zhuang)應(ying)用(yong)所(suo)需(xu)元(yuan)件(jian)的(de)數(shu)量(liang)，從(cong)而(er)節(jie)省(sheng)材(cai)料(liao)和(he)集(ji)成(cheng)成(cheng)本(ben)。此(ci)外(wai)，該(gai)係(xi)列(lie)相(xiang)機(ji)還(hai)能(neng)簡(jian)化(hua)係(xi)統(tong)結(jie)構(gou)、提高檢測可靠性並加快設置速度。

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圖片來源：堡盟

圖1：在(zai)陰(yin)影(ying)恢(hui)複(fu)形(xing)狀(zhuang)應(ying)用(yong)中(zhong)，被(bei)測(ce)物(wu)體(ti)依(yi)次(ci)接(jie)受(shou)四(si)個(ge)不(bu)同(tong)方(fang)向(xiang)的(de)光(guang)源(yuan)照(zhao)射(she)，每(mei)次(ci)照(zhao)射(she)采(cai)集(ji)一(yi)張(zhang)灰(hui)度(du)圖(tu)像(xiang)。通(tong)過(guo)對(dui)采(cai)集(ji)到(dao)的(de)表(biao)麵(mian)陰(yin)影(ying)圖(tu)像(xiang)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)，便(bian)能(neng)得(de)到(dao)物(wu)體(ti)表(biao)麵(mian)的(de)質(zhi)量(liang)信(xin)息(xi)。

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