FAQ

3D 入门

Zivid 使用什么深度传感技术?

Zivid 使用 Temporal Structured Light,该技术整合了一系列空间编码图案,即使在无纹理表面上也能实现高准确度的深度测量。

什么是结构光 3D,它与飞行时间和立体视觉有何不同?

Zivid 相机使用 Temporal Structured Light:投影仪投射一系列编码光图案,相机根据这些图案在表面上的变形重建准确的 3D 点云。这使得即使在无结构表面上也能获得高准确度和密集的数据,而立体视觉(依赖两个视角之间可见纹理的匹配)在这种情况下表现不佳。飞行时间(ToF)测量的是每个像素的光传播时间。结构光通常能实现更高的准确度和更精细的细节,这正是大多数机器人和检测任务所需要的。

什么是 3D 机器视觉?

3D 机器视觉将物体的形状和位置捕获为点云,其中每个像素都具有以毫米为单位的真实 X、Y、Z 坐标。这使机器人或检测系统能够对几何信息进行推理,例如物体所在的位置、朝向以及其真实尺寸。Zivid 通过高准确度的 Temporal Structured Light 相机和用于生产集成的 SDK 提供这一能力。

2D 和 3D 机器视觉有什么区别?

2D 相机生成的是颜色和亮度的平面图像,没有深度信息,因此无法直接测量物体的距离、形状或朝向。3D 相机生成的点云中,每个点都有真实的 X、Y、Z 位置,因此它测量的是几何信息,而不仅仅是外观。2D 适用于条码读取、存在检测和表面检测等任务,而 3D 则支持料箱拾取、机器人引导、组装和尺寸测量。Zivid 相机还提供与 3D 点云对齐的经过标定的 2D 彩色图像,因此您可以同时使用两者。

工业级 3D 相机与消费级深度传感器有何不同?

消费级深度传感器面向低成本和人体尺度的感测,准确度相对较低,对环境光和困难材料的鲁棒性也有限。像 Zivid 这样的工业级 3D 相机专为实现可重复的亚毫米级准确度、在工厂环境中的鲁棒性、经过标定且可追溯的测量,以及面向生产集成的 SDK 而设计。对于料箱拾取、检测和组装等应用而言,正是这种准确度和可重复性,才使可靠的机器人单元成为可能。

相机、视野与准确度

Zivid 相机的视野是多少?

Zivid 3
XL250

距离 [毫米]

视场 [毫米]

1300

938 x 938

2500

1750 x 1750

5000

3537 x 3537

Zivid 2+
MR130/M130

距离 [毫米]

视场 [毫米]

800

481×406

1300

793×658

2000

1220×1012

LR110/L110

距离 [毫米]

视场 [毫米]

700

694×547

1100

1096×858

1700

1692×1324

MR60/M60

距离 [毫米]

视场 [毫米]

300

234×236

600

579×469

1100

1096×858

Zivid 2
M70

距离 [毫米]

视场 [毫米]

500

514×320

700

754×449

1500

1519×959

L100

距离 [毫米]

视场 [毫米]

600

644×372

1000

1147×680

1600

1618×988

要计算不同距离的 FOV,请单击 此处 。

相机能达到什么水平的准确度、正确度和精确度?

准确度可描述为点精确度(单个 XYZ 测量的可重复性)与尺寸正确度(测量距离的正确程度)的组合。下表给出了各型号在其对焦距离处的典型点精确度和尺寸正确度误差。

型号

对焦距离

点精确度

尺寸正确度误差

Zivid 3 XL250

2500 mm

265 µm

0.24 %

Zivid 2+ MR130 / M130

1300 mm

208 µm

0.33 %

Zivid 2+ LR110 / L110

1100 mm

255 µm

0.33 %

Zivid 2+ MR60 / M60

600 mm

71 µm

0.16 %

Zivid 2 M70

700 mm

85 µm

0.17 %

Zivid 2 L100

1000 mm

244 µm

0.18 %

See Zivid 规格术语 for the definitions, and the datasheets for your model for the full numbers across the working range. To reach and keep the best accuracy, run Infield Correction(现场标定), allow the camera to warm up, and keep Thermal Stabilization(热稳定功能) enabled.

Zivid 使用了哪种传感器?

相机

传感器

Zivid 3

8.07 MP CMOS

Zivid 2+

5.10MP CMOS

Zivid 2

2.86MP CMOS

传感器分辨率等于点云中的点数;有关各型号的分辨率以及如何从 SDK 中读取它,请参阅 点云结构和输出格式。有关 传感器分辨率 的定义,请参阅 Zivid 规格术语。

Zivid 相机有多重?

相机

重量[公斤]

Zivid 3

2.700

Zivid 2+

0.920

Zivid 2

0.945

Zivid 相机的外壳是用什么材料制成的?

Zivid 相机由铝镁合金部件制成,外壳轻巧且坚固。

我该如何为我的应用选择工业级 3D 相机?

根据场景匹配相机:物体的尺寸、您的工作(standoff)距离,以及在该距离下需要覆盖的视野。然后检查所得的空间分辨率是否足够精细,能够捕获您最重要的最小特征,并检查准确度是否满足您的公差要求。就 Zivid 而言,型号名称中的数字即为其对焦距离,单位为厘米(例如,Zivid 2+ MR130 的对焦距离为 130 cm)。使用 视野与成像距离计算器 来为您的场景匹配合适的型号。

工业级 3D 相机能达到什么准确度,我需要多高的准确度?

在给定的成像距离下,Zivid 相机能达到亚毫米级的点精确度,尺寸正确度约为 0.2 %。例如,Zivid 2+ MR130 在 1000 mm 处测量 100 mm 的尺寸,误差约在 ±0.2 mm 以内。具体数值取决于型号和成像距离。您所需的准确度取决于任务:料箱拾取、机器人引导和组装通常需要亚毫米级,而拾取较大的部件或箱子则可以容许更大的误差。有关精确度和正确度的定义,请参阅 Zivid 规格术语;有关您工作距离下的确切数值,请参阅您相机型号的数据表。

捕获质量与困难材料

哪种 3D 相机适用于光亮、透明或深色部件?

所有 Zivid 型号都能很好地应对这些困难材料,因此选择的依据是您的物体尺寸和工作距离(参见上方的相机表),而不是材料本身。对于高度镜面反射的金属部件和料箱,Sage Engine 效果最佳,适用于 Zivid 2+ MR130、MR60 和 LR110。针对透明和反射场景的 Omni Engine,则适用于所有 Zivid 2+ 型号。由于投影仪功率显著更强,Zivid 3 对环境光和反射的耐受能力尤其出色。

相机对光亮、反射性或镜面反射金属部件的捕获效果如何?

光亮和镜面反射金属对任何 3D 相机来说都是一项挑战,但 Zivid 在这类表面上依然能生成良好的数据。请使用 Manufacturing Specular 或 Semi-Specular 预设值,它们提供了镜面反射表面所需的高动态范围,并能很好地应对强烈的相互反射。深色、吸光的背景可以减少圆柱形或球形部件上的相互反射。请参阅 处理高光和闪亮的物体 和 材料的光学特性。

相机能否捕获透明或半透明物体?

透明和半透明物体由于光线会穿透它们而具有挑战性,但只要设置得当,仍可捕获。请使用 Omni Engine (Zivid 2+)配合 Consumer Goods 预设值。让物体尽量靠近对焦距离,并与背景保持均匀间隙。请参阅 处理透明物体。

相机对深色、黑色或哑光表面的捕获效果如何?

深色和哑光表面反射的光很少,具有一定挑战性,但 Zivid 仍能在这些表面上生成可用的数据。请使用 Specular 系列 预设值,并配合 HDR 使用较长的曝光时间。请参阅 处理高光和闪亮的物体 和 材料的光学特性。

我应该使用哪些预设值和设置?

先从最接近您应用场景的 预设值 (Manufacturing、Consumer Goods 和 Inspection 系列)开始,然后微调采集次数、光圈和曝光时间。完整指南请参阅 捕获高质量的点云。

Zivid 相机可以在户外或阳光直射下使用吗?

我们测试时使用的上限约为 1500-3000 勒克斯。我们的测量方法是将照度计置于相机 FOV 内不同位置、在成像距离处测量,并取最大值作为环境光水平。对于大多数场景,阳光直射(32,000-100,000+ 勒克斯)是不可行的,需要对场景进行物理遮光处理。在环境光保持在上述限值以内的某些户外条件下,得益于其显著更强的投影仪,Zivid 3 可以在户外使用。

性能与速度

相机能达到什么样的捕获时间和周期时间?

在合适的设置和良好的硬件条件下,可以实现低于 100 ms 的捕获时间,但这仅适用于某些特定应用和距离。其他更具挑战性的远距离应用可能需要 1 秒或更长的捕获时间。捕获时间取决于采集次数、曝光时间和处理过程,也取决于主机硬件(网卡和 GPU)。可以通过减少采集次数、进行子采样以及设置感兴趣区域来缩短时间。有关具有代表性的基准数据,请参阅 计算 3D 捕获速度 文章;有关实测的捕获速度基准数据,请参阅 捕获速度。

相机能否捕获移动中的物体?

Zivid 相机可以捕获缓慢移动的物体,但可行性取决于速度、视野以及所需的质量。运动需要更短的捕获时间,可以通过快速的单次采集配合 4x4 子采样来实现,正如 Parcels Fast 设置中所使用的方式。有关具有代表性的数据,请参阅 计算 3D 捕获速度;如需针对您的应用讨论可行性,请联系 customersuccess@zivid.com。

我可以在牺牲质量和/或分辨率的情况下提高帧速率吗?

通过应用子采样/降采样(参见 Sampling(采样) - 3D),可以通过降低分辨率来缩短采集和捕获时间。尽管分辨率降低了,点云的质量实际上反而可能得到提升。

相机最大占用带宽是多少?

相机

带宽 [Gbps]

Zivid 3

10.0

Zivid 2+

7.07

Zivid 2

5.37

请查看 计算 3D 捕获速度 以获取更多具有代表性的数据。

运行该相机需要什么样的计算机和 GPU?

强烈建议使用独立 GPU;集成显卡也可以工作,但速度明显较慢。有关要求,请参阅 GPU 的要求;有关经过测试的 PC,请参阅 推荐的工业 PC。

您推荐使用哪种工业 PC 和网卡?

为获得最佳性能,请将独立 GPU 与 10 GigE 网卡搭配使用。部分工业 PC 出厂时配备 2.5 GigE 网络,如需完整带宽,请向供应商确认是否有 10 GigE 附加卡选项。有关经过测试的工业 PC、GPU 和 10 GigE 网卡,请参阅 推荐的工业 PC。

软件、API 与集成

Zivid 支持哪些 API?

  • C++

  • C#/.NET

  • Python

  • GenICam/HALCON(Experimental)

  • ROS

  • NVIDIA Isaac Sim 扩展(Experimental,用于仿真)

Zivid 是否支持 GenICam?

Zivid Software includes a GenICam GenTL producer (Experimental).

Using GenICam with Zivid cameras is tested in the following HALCON versions:

  • 19.05 Progress, 20.05 Progress, 21.11 Progress, 24.05 Progress, 24.11 Progress-Steady, 25.05 Progress, 25.11 Progress, 26.05 Progress

对于其他 GenICam GenTL 消费者,我们提供技术预览版。这可以让 Zivid 相机在其他支持接入符合 GenICam GenTL 标准相机的软件包中使用。

Zivid 支持哪些操作系统?

Windows: 10 / 11

Linux:Ubuntu 20.04 / 22.04 / 24.04 / 26.04

备注

随着时间推移,对较旧操作系统版本的支持已被移除;有关某个 SDK 版本支持哪些操作系统版本,请参阅 SDK 更新日志。

使用 Zivid Studio 和 API 得到点云数据会有所不同吗?

不会,在相同设置下,Zivid Studio 和 API 得到的数据是完全相同的。捕获结果看起来不同,原因往往在于起始点不同,而不是数据本身不同。Zivid Studio 会引导您选择经过调优的 预设值,而最简单的 API 捕获则使用 默认设置。要精确复现 Studio 中的捕获,请从 Zivid Studio 导出设置为 YML 文件,并通过 SDK 加载该文件。这是保持 Studio 与应用程序设置同步的推荐方式。

如何处理 Zivid 输出的点云数据?

Zivid 不提供点云处理软件。HALCON 和 EyeVision 是付费处理软件的例子,而 OpenCV、Open3D 和 PCL 则是免费的替代方案,具体选择取决于目标应用。

文件可以以什么格式保存?

点云文件可以保存为 .zdf 格式,这是 Zivid Studio 使用的格式。您也可以将文件导出为 PLY 文件(*.ply,有序或无序)/ ASCII 点文件(*xyz)/ 点云数据文件(*.pcd)。有关点云结构和输出格式,请参阅 点云结构和输出格式。

Zivid 能否与 ROS、我的机器人以及 HALCON 配合使用?

Zivid 不依赖特定机器人品牌,可通过标准接口集成。SDK 支持 C++、C#/.NET 和 Python,并提供官方的 ROS / ROS2 封装库(zivid-ros),以及经过 HALCON 测试的 Experimental GenICam GenTL producer。相机以其自身坐标系输出点云;要将其与特定机器人或 PLC 关联,需要通过 手眼标定 以及您自己的集成代码来完成。

Zivid 是否包含拾取、检测或检测软件?

Zivid 提供相机和 SDK,可提供经过标定的真彩色点云,以及感兴趣区域、法线、降采样和 手眼标定 等工具。Zivid 还提供 运动规划软件。物体检测、分割、位姿估计和 CAD 比较则需要使用您自己的软件或第三方软件包完成。有关兼容软件的示例,请参阅 如何处理 Zivid 输出的点云数据?。

SDK 开发

如何获取相机内参?

SDK 以 OpenCV 和 HALCON 两种模型形式提供相机内参,您可以从已连接的相机、某一帧图像,或已保存的文件中读取它们。每台相机会提供两组内参:相机的固定内参,以及考虑到某次捕获所用设置的估计内参。有关获取方法,请参阅 相机内参。

如何在代码中设置捕获设置,以及如何查找某个参数的有效范围?

曝光时间、光圈和亮度等设置可以通过 SDK 进行设置,方式与在 Zivid Studio 中相同。每个设置的有效范围可能因相机型号而异。超出有效范围的值会在相机捕获时被拒绝,因此应查询相机的设置信息以读取您所用型号支持的范围,而不是将其硬编码。ExploreSettingsMetaData 示例展示了如何读取每个设置的有效范围。复现一个已知良好捕获最简单的方法,是从 Zivid Studio 导出设置为 YML 文件,并通过 SDK 加载它。

我能否通过代码更新相机固件?

可以。固件可以通过编程方式更新,而不必通过 Zivid Studio;请参阅 FirmwareUpdater 示例: C++、 Python 和 C#。

Zivid 支持哪个 ROS 版本?

Zivid 提供官方封装库 zivid-ros,同时支持 ROS 和 ROS 2。请根据封装库文档中的说明,将封装库版本与您的 SDK 版本匹配。

Zivid 能否在 NVIDIA Jetson 等 ARM 平台上运行?

SDK 支持在 ARM 架构上运行的 Ubuntu,包括 NVIDIA Jetson,也可以在 Docker 容器内运行。有关 Jetson 的设置,请参阅 在 Jetson Linux 上安装 Zivid;有关在容器中运行,请参阅 Docker。

连接性与硬件

Zivid 相机可以使用哪种以太网电缆?

Zivid 相机随附一根 5 m 的 CAT6 以太网电缆。Zivid 还提供 5 m、10 m 和 25 m 的以太网电缆选项。更多信息请参阅 数据电缆。Zivid 强烈建议在使用前,或在出现运行时错误时,仔细检查电缆。同样强烈建议在设置相机时拧紧相机侧的螺丝。

相机需要什么样的电源?

Zivid 相机使用 24 V DC 供电。我们强烈建议使用 Zivid 电源及电源延长线,以确保符合安全及 EMC 辐射和抗扰度标准。如果您必须使用第三方电源、24 V 工业电源,或机器人内部布线供电,请参阅该页面以了解电源需要满足的要求。

我能否在 SDK 中通过 IP 地址连接相机?

可以。您可以通过序列号连接,也可以使用 CameraAddress 直接通过 IP 地址或主机名连接。请参阅捕获教程中的 按 IP 连接部分。

安装、标定与多相机

Zivid 执行什么样的标定?

Zivid 相机在出厂时已经过预标定,可以随时使用。我们的浮动标定将温度和光圈(光圈)也考虑在内。相机提供的点云是经过标定的,也就是说 X、Y、Z 是真实场景的正确测量值。 X、Y 和 Z 矩阵以及彩色图像存在像素到像素的对应关系。

Zivid 还提供 Infield Correction(现场标定) 工具,用于在现场验证和校正 Zivid 相机的尺寸正确度。

手眼标定用于标定相机到机器人,即找到相机和机器人之间的坐标系转换关系。 Zivid 有一个官方工具来帮助客户实 现 手眼标定 标定。

什么是现场标定(现场标定),什么样的数值是可接受的?

现场标定用于在现场验证和校正相机的尺寸正确度。校正后的尺寸正确度预期约在 0.1 % 以内,但具体取决于相机型号。如果您怀疑准确度出现漂移(例如机器人发生碰撞之后),这项工具会很有用。它还有助于在您的视野和成像范围内,将准确度收紧到可达到的最佳水平。相关概述请参阅 Infield Correction(现场标定);有关标定板距离、重复测量以及如何判断数值,请参阅 进行现场标定的准则;如果结果远远超出预期范围,请联系 customersuccess@zivid.com。

我应该使用哪种标定板?

合适的标定板取决于您的相机型号和工作距离,也取决于您的机器人安装方式和应用场景。有关标定板与型号的对应建议(例如 ZVDA-CB01 与 ZVDA-CB02 的对比),请参阅 Infield Correction(现场标定);有关手眼标定中使用的标定物体,请参阅 Zivid 标定对象。

相机既可以安装在机械臂上,也可以固定安装吗?

可以。相机可以安装在机械臂上(手臂安装 / Eye-in-Hand)、固定安装(Eye-to-Hand),或安装在三脚架上。手臂安装让单台相机可以覆盖多个位置,并使其保持在最佳工作距离。固定安装则更为简单,可以让相机避开机器人的运动路径。请参阅 安装 和 手臂安装方案的机械注意事项。

多台 Zivid 相机能否一起使用?

可以。通过 多相机标定 可以将多台相机合并到同一坐标系中,通过 拼接 可以将它们的捕获结果拼接在一起。由于相机会投射光线,同时捕获可能在投影重叠的区域产生噪声,因此有时需要顺序捕获。请参阅 运行多台 Zivid 相机 和 关于多个 Zivid 相机同时工作的性能的考虑因素。

应用场景

Zivid 是否适用于检测和 CAD 比较?

Zivid 能生成准确、经过标定的点云,可用于与标称 CAD 模型进行比较,或用于尺寸和表面检测。相机和 SDK 提供 3D 数据;比较和测量逻辑本身则由您自己或第三方软件完成。有关软件选择,请参阅 如何处理 Zivid 输出的点云数据?。

Zivid 是否用于机器人焊接?

是的,Zivid 相机被用于 机器人焊接 应用中,包括焊接前和焊接后。焊接前,相机定位待焊接的部件和区域,从而让机器人找到需要跟随的焊缝和边缘。焊接后,同样的 3D 数据可用于检测焊缝质量。相机提供 3D 数据;焊接路径规划和机器人控制则由您的焊接软件负责处理。良好地捕获焊缝边缘和特征,依赖于与其他反射性金属场景相同的设置,请参阅 处理高光和闪亮的物体。

3D 相机能否引导机器人拾取和放置部件?

可以。3D 相机可以为机器人提供物体的形状和位置信息,使其能够计算在何处以及如何抓取物体。这正是 3D 引导机器人技术的基础,例如 料箱拾取、 机床上下料、 物流 中的 单品拣选、 包裹分拣 以及 组装。相机通过 手眼标定 与机器人对齐,该标定将相机的坐标系与机器人的坐标系关联起来,从而使检测到的点转化为机器人的运动。

什么是 3D 料箱拾取,我需要什么样的相机来实现它?

料箱拾取 是指使用 3D 相机和机器人从料箱或容器中定位并拾取部件,包括随机摆放或混杂在一起的部件。它需要一台视野足够大、能看到整个料箱的相机,并具备足够的分辨率和准确度,以定位部件并规划安全的抓取方式。相机在部件材料(例如光亮或深色表面)上的表现同样重要。有关相机选择、视野与安全距离方面的考量,以及完整的操作说明,请参阅 料箱拣选和设备管理的应用教程。

CAD 文件与 FOV 模型

我在哪里可以找到 CAD/STEP 文件和 FOV 模型?

相机(含视野信息)和支架的 CAD/STEP 文件可在 Zivid 网站 上获取。

维护与安全

我可以在什么温度范围内安全地运行 Zivid?

Zivid 相机的额定工作温度范围为 0˚C 至 45˚C。

我们强烈建议在指定的温度范围内操作相机。

小心

在温度范围之外使用相机可能会损坏相机并使您的保修失效。在超出规格书建议的使用环境中使用相机需要自行承担风险。

小技巧

Zivid 出厂标定 已将温度因素考虑在内。不过,为了进一步降低温度相关性能因素的影响,请保持启用 Thermal Stabilization(热稳定功能)。

相机的环境防护等级(IP 等级、温度)是多少?

所有 Zivid 相机的防尘防水等级均为 IP65,额定工作温度范围为 0-45 ˚C。有关完整的环境规格,请参阅您所用相机型号的数据表。若需在超出这些额定范围的恶劣环境中使用,请参阅 防护罩 相关选项。

相机能否透过防护玻璃窗口成像?

可以,当相机安装在防护罩内部时,可以透过窗口成像。请使用平整、光学透明的窗口,并保持其清洁,避免出现冷凝水;防反射镀膜可以减少眩光和杂散反射。有关防护罩和窗口选择的指导,请参阅 在装有玻璃镜片的防护罩内使用 Zivid 相机。

我能否用压缩空气清理相机风扇上的灰尘?

可以,但请不要以会使风扇转速超过其正常运行速度的方式对准风扇吹压缩空气。风扇没有内置保护机制来防止转速过高,如果用压缩空气使其转速过快,可能会损坏风扇。有关一般清洁指导,请参阅 服务和维修。

What is the expected service life of a Zivid camera?

Zivid cameras are designed to capture 25 million point clouds in their lifetime.

这不应被误认为是预期的平均故障时间 (MTTF/MTBF)。

Zivid 使用的结构光是在可见光谱中吗?

是的,Zivid 相机利用可见光呈现鲜艳的色彩。

Zivid 使用的结构光对人体有害吗?

与任何明亮的光源一样,请勿直视光束。由于对非常亮的光源有厌光反应(例如转头或眨眼),光源不应对眼睛造成危害。然而,为了安全起见,应避免在操作过程中直视相机/投影仪。

更多详细信息,请参阅 监管信息 。

Zivid 3D 相机的有哪些光等级认证?

Zivid 3D 相机使用的光源属于风险等级 2。

请参阅相机背面的标签。如需了解更多详细信息,请查看 监管信息 。

Zivid 遵循哪些安全标准?

在使用 Zivid 相机之前了解相关的安全信息,请查看 监管信息。

如何访问日志文件以转发给 Zivid 获取支持?

您可以在 Windows 上的路径 %LOCALAPPDATA%\Zivid\API\Log 和 Ubuntu 上的路径 $XDG_CACHE_HOME/Zivid/API/Log 中找到日志。

小心

如果未设置 $XDG_CACHE_HOME,请使用 $HOME/.cache。