NO:6 工业相机
一、相机的主要参数
1. 分辨率:分辨率是相机Zui基本的参数,由相机所采用的芯片分辨率决定,是芯片靶面排列的像元数量(Pixels),通常面阵相机分辨率用水平和垂直分辨率表示,如1296*966,我们平时说的130万像素等是指其像元总数的相近值。线阵相机一般直接用1K(1024 Pixels),2K(2048 Pixels),4K(4096 Pixels)等表示。
2. 帧率(Frame Rate)/行频(Line Rate):也是相机的重要参数,是指相机机采集图像的频率,面阵相机机一般为每秒采集的帧数(fps:Frame per Second.),线阵相机机为每秒采集的行数(Hz),一般用*KHz表示。
3、 曝光方式
一般分为全局曝光(Global shutter)和逐行曝光(Rolling shutter)两种曝光方式,前者适应运动/静止场合,后者只适应静止场合;绝大多数CCD芯片相机都是Global shutter,一部分CMOS芯片相机是Rollingshutter。
4、像元深度:数字相机输出的数字信号,即像元灰度值,具有特殊的比特位数,成为像元深度。分辨率和像素深度共同决定了图像的大小。常用的像元深度是8Bit,10Bit、12Bit等,它定义了灰度由暗到亮的灰阶数,位数的上升可以增加灰度,提升测量精度,但同时也会增加图像的数据量,降低系统的速度。
5、像元尺寸:是指每个像元的长宽。同样条件下,像元越大,吸收光子的数量越多,芯片越灵敏。像元大小和像元数(分辨率)共同决定了相机机靶面的大小。
6、信噪比:图像中信号与噪声的比值(有效信号平均灰度值与噪声均方根的比值),代表了图像的质量,信噪比越高,图像质量越好。
7、动态范围:是指相机探测光信号的范围。一种是光学动态范围,是指饱和时光强与等于噪声输出时光强的比值;一种是电子动态范围,是指饱和时电压和噪声电压之间的比值。一般用倍数、dB或bit等方式表示。
8、光学接口:是指相机与镜头之间的接口,常用的镜头接口有C口、CS口、F口、M42口等。选择镜头时,镜头的尺寸要大与或者等于相机的芯片尺寸。
9、输出接口:是指相机和主机端连接的数据传输接口,一般有Firewire(1394)、GigE(千兆网)、USB、Camerlink接口。
10、光谱响应特性: 是指该像元传感器对不同光波的敏感特性,一般响应范围是350nm-1000nm。
二、工业相机分类 (建议做成表格形式,更直观,如有更好方式也可以)
1、按照芯片类型可以分为CCD相机、CMOS相机;
2、按照传感器的结构特性可以分为线阵相机、面阵相机;
3、按照扫描方式可以分为隔行扫描相机、逐行扫描相机;
4、按照分辨率大小可以分为普通分辨率相机、高分辨率相机;
5、按照输出信号方式可以分为模拟相机、数字相机;
6、按照输出色彩可以分为单色(黑白)相机、彩色相机;
7、按照输出信号速度可以分为普通速度相机、高速相机;
8、按照响应频率范围可以分为可见光(普通)相机、红外相机、紫外相机等。
9、按照输出接口方式可分:1394口相机、千兆网口相机,cameralink相机
三、工业相机的选型:
由于处理的对像是由工业相机拍摄获取的图像,因此,工业相机的选择对与图像处理的结果起着至关重要的作用。
1、首先要清楚自己的检测任务,是静态拍照还是动态拍照,拍照的频率是多少,是做缺陷检测还是尺寸测量,或者是定位,产品的大小(视野)是多少,需要达到多少精度,所用软件的性能,现场环境情况如何,有没有其它的特殊要求等,通过项目要求可初步选定是采用面阵相机还是线阵相机,采用黑白相机还是彩色相机,然后通过公式的计算和综合信息选出较为合适的相机。
· 2、 计算合适的分辨率
根据目标的要求精度,反推出相机的像素精度。相机单方向分辨率=单方向视野范围除以理论精度。
例如对于视野大小为10*10mm的场合,要求精度为0.02mm/pixel,则当方向上分辨率=10/0.02=500.然而考虑到相机边缘视野的畸变以及系统的稳定性要求,一般不会只用一个像素单位对应一个测量精度值,一般选择倍数为4或者更高,这样相机单方向分辨率为2000,相机的分辨率=2000*2000=400万,由于400万相机选择性偏少,所以选用常用的500万像素的相机即可满足。
· 3. 选择相机帧率和曝光方式
当被测物体有运动要求时,要选择全部曝光方式的相机;同时选择满足此运动要求的,适当帧率和Zui小曝光时间的工业相机。一般来速度越快,需要更低曝光时间和更高帧率的相机。
· 4. 相机的输出方式和光学接口
根据现场和系统要求,选择适合的输出接口。例如10米以上的传输距离,优先选用稳定和的千兆网传输方式。由于镜头成本的差异,一般相机我们尽可能的采用标准光学接口。
· 5、通过综合信息,选用适合的相机
一款适合的相机,不仅仅要满足项目的技术指标要求,同时要具备稳定、服务好、、订货周期短等综合优点。
第六部分:相机
产品型号及参数(如BASLER文件夹--相机目录)
Basler ace系列主要特点:
· 分辨率从VGA到1400万像素
· Zui大帧速率为750 fps
· 可提供多种类型的芯片:CMOS和CCD,包括近红外增强版
· 外形尺寸大多数为29 mm x 29 mm,与模拟相机、1394、USB 2.0相机尺寸和底部安装结构相同,便于取代
· 单线材解决方案:支持PoE的千兆网(GigE)、支持PoCL的Camera Link、USB 3.0
· 灵活的I/O设置,超低的抖动和延迟,让视觉系统定时更精准
· 丰富的固件功能
· 出众的性价比
· 相机符合GigE Vision、USB3 Vision和Camera Link标准协议,具有的稳定性和灵活性
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