工業數字相機的應用及基礎知識

2021-08-20 01:41:34 字數 3748 閱讀 4415

1、在機器視覺檢測技術中,工業相機輸入、輸入、輸出介面有下列幾種

1).camera link;如:p2-2x-01k40就為camera link介面。

2).ieee 1394 ;如:mv-vs078fc/fm就為1394介面。

3).usb2.0 ;如:mv-vd040sc/sm就為usb介面。

4).ethernet ;如:mv-vem200sc/sm就為gige介面。

5).usb3.0 ;如:mv-vdm130sc/sm就為usb3.0介面。

2.知道被測物的長、寬、高以及要求的測量精度,如何來選擇ccd相機和工業鏡頭,選擇以上器件需要注意什麼?

首先要選擇合適的鏡頭。選擇鏡頭應該遵循以下原則;

1).與之相配的相機的晶元尺寸是多大;

2).相機的介面型別是哪種的,c介面,cs介面還是其它介面。

3).鏡頭的工作距離;

4).鏡頭視場角;

5).鏡頭光譜特性;

6).鏡頭畸變率;

7).鏡頭機械結構尺寸;

選擇ccd相機時,應該綜合考慮以下幾個方面

1).感光晶元型別;ccd還是cmos

3).訊號輸出介面;

4).相機的工作模式:連續,觸發,控制,非同步復位,長時間積分。

同時,選擇ccd的時候應該注意,linch=16mm而不是等於25.4mm.

3.ccd相機與cmos相機的區別在**?

1.成像過程

ccd與cmos影象感測器光電轉換的原理相同,他們最主要的差別在於訊號的讀出過程不同;由於ccd僅有乙個(或少數幾個)輸出節點統一讀出,其訊號輸出的一致性非常好;而cmos晶元中,每個畫素都有各自的訊號放大器,各自進行電荷-電壓的轉換,其訊號輸出的一致性較差。但是ccd為了讀出整幅影象訊號,要求輸出放大器的訊號頻寬較寬,而在cmos晶元中,每個像元中的放大器的頻寬要求較低,大大降低了晶元的功耗,這就是cmos晶元功耗比ccd要低的主要原因。儘管降低了功耗,但是數以百萬的放大器的不一致性卻帶來了更高的固定雜訊,這又是cmos相對ccd的固有劣勢。

2.整合性

從製造工藝的角度看,ccd中電路和器件是整合在半導體單晶材料商,工藝較複雜,世界上只有少數幾家廠商能夠生產ccd晶元,如dalsa、sony、松下等。ccd僅能輸出模擬電訊號,需要後續的位址解碼器、模擬轉換器、影象訊號處理器處理,並且還需要提供三組不同電壓的電源同步時鐘控制電路,整合度非常低。而cmos是整合在被稱作金屬氧化物的版單體材料上,這種工藝與生產數以萬計的計算機晶元和儲存裝置等半導體積體電路的工藝相同,因此聲場cmos的成本相對ccd低很多。同時cmos晶元能將影象訊號放大器、訊號讀取電路、a/d轉換電路、影象訊號處理器及控制器等整合到一塊晶元上,只需一塊晶元就可以實現相機的的所有基本功能,整合度很高,晶元級相機概念就是從這產生的。隨著cmos成像技術的不斷發展,有越來越多的公司可以提供高品質的cmos成像晶元,包括:micron、cmosis、cypress等。

3.速度

ccd採用逐個光敏輸出,只能按照規定的程式輸出,速度較慢。cmos有多個電荷-電壓轉換器和行列開關控制,讀出速度快很多,目前大部分500fps以上的高速相機都是cmos相機。此外cmos的位址選通開關可以隨機取樣,實現子視窗輸出,在僅輸出子視窗影象時可以獲得更高的速度。

4.雜訊

ccd技術發展較早,比較成熟,採用pn結或二氧化矽(sio2)隔離層隔離雜訊,成像質量相對cmos光電感測器有一定優勢。由於cmos影象感測器整合度高,各元件、電路之間距離很近,干擾比較嚴重,雜訊對影象質量影響很大。近年,隨著cmos電路消噪技術的不斷發展,為生產高密度優質的cmos影象感測器提供了良好的條件。

1、工業相機的主要引數。

①解析度②速度(幀頻/行頻)③雜訊④訊雜比⑤動態範圍⑥像元深度

⑦光譜響應⑧光學介面

2、工業相機解析度的定義。

解析度是相機最基本的引數,由相機所採用的晶元解析度決定,是晶元靶面排列的像元數量。通常面陣相機的解析度用水平和垂直解析度兩個數字表示,如:1920(h)x 1080(v),前面的數字表示每行的像元數量,即共有1920個像元,後面的數字表示像元的行數,即1080行。現在相機的解析度通常表示多少k,如1k(1024),2k(2048), 3k(4096)等。在採集影象時,相機的解析度對影象質量有很大的影響。在對同樣大的視場(景物範圍)成像時,解析度越高,對細節的展示越明顯。

3、工業相機的幀頻和行頻的概念

相機的幀頻/行頻表示相機採集影象的頻率,通常面陣相機用幀頻表示,單位fps(frame per second),如30fps,表示相機再1秒鐘內最多能採集30幀影象;例如:mv-vd078sc這個型號的相機,線陣相機通常用行頻便是單位khz,如12khz表示相機再1秒鐘內最多能採集12000行影象資料。速度是相機的重要引數,在實際應用中很多時候需要對運動物體成像。相機的速度需要滿足一定要求,才能清晰準確的對物體成像。相機的幀頻和行頻首先受到晶元的幀頻和行頻的影響,晶元的設計最高速度則主要是由晶元所能承受的最高時鐘決定。

4、工業相機雜訊的概念

5、工業相機訊雜比的概念

相機的訊雜比定義為影象中訊號與雜訊的比值(有效訊號平均灰度值與雜訊均方根的比值),代表了影象的質量,影象訊雜比越高,影象質量越好。

6、工業相機的動態範圍。

動態範圍=光敏元的滿阱容量/等效雜訊訊號

動態範圍可用倍數、db或bit等方式來表示。動態範圍大,則相機對不同的光照強度有更強的適應能力。

7、工業相機裡的像元深度。

數字相機輸出的數碼訊號,即像元灰度值,具有特殊的位元位數,稱為像元深度。對於黑白相機這個值的方位通常是8-16bit。像元深度定義了灰度由暗道亮的灰階數。例如,對於8bit的相機0代表全暗而255代表全亮。介於0和25之間的數字代表一定的亮度指標。10bit資料就有1024個灰階而12bit有4096個灰階。每乙個應用我們都要仔細考慮是否需要非常細膩的灰度等級。從8bit上公升到10bit或者12bit的確可以增強測量的精度,但是也同時降低了系統的速度,並且提高了系統整合的難度(線纜增加,尺寸變大),因此我們也要慎重選擇。

8、工業相機的硬體介面?

硬體介面是指相機與鏡頭之間的藉口,常用的鏡頭的藉口有c口,cs口,f口。

9、工業相機的分類。

答:①按照晶元結構分類:ccd相機& cmos相機 如:mv-vd078sc &mv-1300uc

②按照感測器結構分: 面陣相機&線陣相機 如:mv-vd200sc&p2-2x-01k40

③按照輸出模式分類:模擬相機&數字相機 如:vs-808h&mv-vs142fc

④彩色相機&黑白相機 如:vs-808hc&mv-vs142fm

10、工業相機與普通數位相機的區別。

答:①工業相機的快門時間特別短,能清晰地抓拍快速運動的物體,而普通相機抓拍快速運動的物體非常模糊

②工業相機的影象感測器是逐行掃瞄的,而普通相機的影象感測器是隔行掃瞄的,甚至是隔三行掃瞄

③工業相機的拍攝速度遠遠高於普通的相機;工業相機每秒可以拍攝十幅到幾百幅的,而普通相機只能拍攝2-3幅影象。

④工業相機輸出的是裸資料,它的光譜範圍也往往比較寬,比較適合進行高質量的影象處理演算法,普遍應用於機器視覺系統中。而普通相機拍攝的,它的光譜範圍只適合人眼視覺,並且經過了mpeg壓縮,影象質量也較差

11、如何選擇線陣相機?

①計算解析度;幅寬除以最小檢測精度得出每行需要的畫素。

②檢測精度;幅寬除以畫素得出實際檢測精度。

③掃瞄行數;每秒運動速度長度除以精度得出每秒掃瞄行數。

根據以上計算結果選擇線陣相機

舉例如下:如幅寬為1600公釐、精度1公釐、運動速度22000mm/s相機:1600/1=1600畫素 最少2000畫素,選定為2k相機1600/2048=0.8實際精度22000mm/0.8mm=27.5khz應選定相機為2048畫素28khz相機

工業相機的應用及基礎知識(2)

1 工業相機的主要引數。解析度 速度 幀頻 行頻 雜訊 訊雜比 動態範圍 像元深度 光譜響應 光學介面 2 工業相機解析度的定義。解析度是相機最基本的引數,由相機所採用的晶元解析度決定,是晶元靶面排列的像元數量。通常面陣相機的解析度用水平和垂直解析度兩個數字表示,如 1920 h x 1080 v ...

工業相機基礎知識

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