早期應(yīng)對(duì)惡劣環(huán)境的方法是將成像硬件視為一次性設(shè)備，一旦不再可靠地工作，就更換它。然而，這種方法通常排除高性能組件的使用，因?yàn)樗鼈兊某杀据^高。因此，使用一次性成像硬件往往會(huì)犧牲圖像質(zhì)量。

另一個(gè)常見的選擇是建造定制的外殼來保護(hù)成像系統(tǒng)硬件。雖然這種選擇大大改善了保護(hù)，但它也增加了成像系統(tǒng)的尺寸，使其無法用于空間受限的應(yīng)用。封裝也會(huì)降低光學(xué)性能，因?yàn)樵黾拥墓鈱W(xué)表面會(huì)使圖像變形，增加不必要的反射，引入雜散光和引起其他照明問題。更重要的是，工具大大增加了定制外殼系統(tǒng)的費(fèi)用。

這兩種解決方案都不理想，所以相機(jī)和鏡頭制造商正在轉(zhuǎn)向第三種方案:開發(fā)能夠承受惡劣環(huán)境的機(jī)器視覺組件。這種方法減少了成本和維護(hù)時(shí)間，不需要經(jīng)常更換故障部件或構(gòu)建自定義外殼。

建造一個(gè)能在如此惡劣的環(huán)境中生存的成像系統(tǒng)是很棘手的。每種情況對(duì)系統(tǒng)的影響是不同的，需要設(shè)計(jì)人員針對(duì)特定的環(huán)境采用不同的方法。幸運(yùn)的是，為了解決每個(gè)環(huán)境挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)師可以選擇許多標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。

對(duì)于大多數(shù)成像應(yīng)用，溫度控制主要針對(duì)設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的熱量。場強(qiáng)環(huán)境溫度很少干擾電子設(shè)備的運(yùn)行。然而，當(dāng)散熱效率低下或無效時(shí)，這些設(shè)備容易變得很熱而導(dǎo)致設(shè)備故障。理想情況下，電子設(shè)備尤其是圖像傳感器，應(yīng)保持在50℃以下。

機(jī)器視覺系統(tǒng)使用傳統(tǒng)的方法來控制電子設(shè)備中的熱量，包括散熱器和風(fēng)扇。高能應(yīng)用包括激光或高溫環(huán)境下的裝置，甚至可能需要水冷卻。具體的選擇很大程度上取決于安裝。

只要有足夠的空間，散熱器適合大多數(shù)應(yīng)用。然而，散熱器往往體積很大，需要周圍的自由空氣空間進(jìn)行對(duì)流。對(duì)于圖像傳感器來說，相機(jī)機(jī)身本身可以被設(shè)計(jì)成散熱器。

散熱器可以與風(fēng)扇一起使用來改善散熱，或者風(fēng)扇可以單獨(dú)通過在系統(tǒng)中循環(huán)冷空氣來達(dá)到目的。然而，為了避免顆粒物污染，風(fēng)扇需要一個(gè)“干凈”的空氣供應(yīng)，通常是通過過濾器抽空氣。風(fēng)扇可配置為進(jìn)氣，迫使外部較冷的空氣進(jìn)入機(jī)箱，或排氣，將較熱的空氣從機(jī)箱內(nèi)排出。

在某些情況下，系統(tǒng)可能不得不在環(huán)境空氣太熱而且無法充分散熱的環(huán)境中運(yùn)行。然后，該系統(tǒng)可能需要替代方法，如制冷或水冷卻。它也可能使用熱電冷卻的特定組件，如處理器或圖像傳感器。

振動(dòng)是導(dǎo)致許多故障的主要原因，包括成像鏡頭對(duì)焦的改變、光學(xué)失調(diào)以及電子設(shè)備連接和連接故障。沖擊也存在于許多裝置中，特別是在從事重復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械中，可以產(chǎn)生類似的效果。兩者都使用了類似的技術(shù)來緩解，其中最常見的是使用阻尼材料。

阻尼材料有幾種用途。它可以放置在安裝點(diǎn)，以減少?zèng)_擊和振動(dòng)從一個(gè)單位傳遞到另一個(gè)。它也可以在一個(gè)封閉的空間內(nèi)使用，以限制單元在該空間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。對(duì)于聚焦鏡頭，特殊的阻尼潤滑脂可使對(duì)焦運(yùn)動(dòng)更硬，更不容易移動(dòng)。

暴露在水或其他液體中會(huì)造成電子電路短路，導(dǎo)致設(shè)備故障，從而對(duì)成像系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞。液體還會(huì)損壞涂層或產(chǎn)生冷凝，從而影響分辨率和透光性，從而對(duì)鏡片造成傷害。避免流體損壞取決于流體來自哪里。對(duì)于意外流體，例如雨，僅僅使流體偏轉(zhuǎn)就足夠了。對(duì)于浸沒、壓力噴霧或高濕度的環(huán)境下，可能需要水密密封。

提供水密密封的兩種主要方法是粘合劑和墊圈。

膠粘劑，如室溫硫化膠粘劑和硅酮，相對(duì)容易應(yīng)用，可以在狹窄的空間使用，但可能存在一致性和工藝問題。它們也不適用于可能需要定期拆卸的連接處，如鏡頭到相機(jī)的安裝連接。在這種情況下，必須使用墊圈，盡管它們可能很難合并到小空間。

與膠粘劑相比，墊片涉及較少的工藝相關(guān)變異性。在成像系統(tǒng)中最常見的形式是硅o形環(huán)。也可以使用其他材料，但如果要承受深浸或高濕度，這種材料必須具有非常小的透水性。任何在成像系統(tǒng)的鏡片之間流動(dòng)的水分都可能導(dǎo)致霧化，降低整個(gè)系統(tǒng)的能見度。

在成像系統(tǒng)中，暴露于顆粒物質(zhì)的影響類似于液體暴露:短路和模糊光路。微粒的積聚還會(huì)降低散熱器的有效性，并通過增加絕緣層來降低空氣冷卻，如果驅(qū)動(dòng)的力量足夠大，還會(huì)磨損系統(tǒng)的外表面。幸運(yùn)的是，用于防止流體侵入系統(tǒng)的相同方法也可以防止微粒進(jìn)入系統(tǒng)。

然而，成像系統(tǒng)的一個(gè)部分是鏡片的外表面，很難保護(hù)自己不受微粒的影響。用合適的材料制成的光學(xué)平障有助于提供耐磨性，但幾乎無法防止材料粘附在表面并模糊光路。在這種情況下，解決辦法是定期清潔外部表面。這可能需要拆卸系統(tǒng)以進(jìn)入鏡頭表面，從而增加系統(tǒng)維護(hù)成本。

【來源：光虎光學(xué)內(nèi)部培訓(xùn)資料】