工業相機選型必須知道的11個問題

2021-10-07 10:45:21 字數 3092 閱讀 1295

首先判斷機器視覺應用需求,根據視野範圍和檢測精度來決定相機的解析度,根據被拍攝物體的速度是靜止還是運動,來確定使用ccd或cmos,根據拍攝影象的單位時間要求來確定相機幀率。根據專案現場環境來確定使用什麼連線方式如usb或千兆網等。

相機選型時注意的引數:

1、相機型別

對於靜止檢測或者一般低速的檢測,優先考慮面陣相機,對於大幅面高速運動或者滾軸等運動的特殊應用考慮使用線陣相機。根據檢測的速度,選擇相機的幀率一定要大於物體運動的速度,一定要在相機的**和傳輸時間內完成。

2、相機解析度

假如專案的測量精度與視野大小,那麼我們選擇的相機畫素計算關係如下:

相機解析度(l/w)≥視場(l/w)/精度。假如專案要求視野是100mm*75mm,精度要求為0.05mm,則相機的畫素長為100/0.05=2000pix,也就是需要2000*1500=3000000=300萬畫素的相機。這僅僅只是相機的畫素精度,並不代表整個系統的精度就有如此高,還有其它的精度也要考慮,如鏡頭的解析度,系統的抖動,光源的波長等等。

相機畫素精度一定要高於系統所要求的精度,才能有實際的測量意義,亞畫素的精度提公升在實際測量中並沒有太多影響,不能從根本上解決精度不足的問題。一般來說,如果條件允許,我們會要求將相機的解析度提公升乙個數量級或者是將相機的畫素精度提高乙個數量級。

如上面的例子中,專案要求的測量精度要求為0.05mm,那麼我們的相機精度至少有0.05mm/pixel,能達到0.005mm/pixel就很理想了。但是提高到0.005mm/pixel,則長方向需要20000畫素,寬方向需要15000畫素,這樣相機的畫素需要30000萬畫素,這樣的面陣相機解析度,目前基本上是不可能達到的。

因此,我們可以考慮使用如16k的線陣相機等,或者是將視野縮小變成50*37.5mm,將原來的100*75mm的視野分成四個區域進行拍攝,可以用乙個相機運動四次或四個相機分別拍攝的方法實現。

3、相機幀率

相機的幀率決定著裝置的測量效率,如相機的幀率是30fps,則每秒鐘最多拍攝30次。而如果相機的速度是120fps,如果演算法夠快,那麼每秒鐘最多檢測120個產品。

通常來說,相機的解析度越低,同樣的介面,幀率也會越高,而解析度越高,幀率也會越低。幀率*解析度≤匯流排頻寬,即在介面一定(匯流排頻寬已經確定),解析度一定時,幀率也是有其最大值的。即要想相機的解析度快,又要想相機的幀率高,那麼就需要找更大頻寬的匯流排,也就是相機的輸出介面。

4、相機輸出介面

同等畫素條件下,各種介面的匯流排其相機幀率是不一樣的,一般來說camera

link>usb3>gige>1394b>usb2,1394a。現在最快的是camera

link匯流排,usb3的理論速度達到了5gbps即640mb,實際表現來看,應該有80%的有效頻寬,即有512m左右的總頻寬可供實際傳輸,這樣如果乙個500萬畫素的相機,每幅影象5m,那麼也可能達到100幀每秒,速度也非快了。而對於gige千兆網相機,500萬畫素的相機,較快的可以做到23fps。1394b的500萬畫素相機可以做到13fps,usb2,1394a一般為5~6幀的樣子。

5、相機的**時間

相機的最小**時間,可以決定目標的運動速度。或者反過來說,目標的運動速度,對相機的最小**時間提出了要求。假設我們的目標運動速度是1mm/s,我們的測量精度是0.01mm/pixel,那麼我們必須考慮,物體的運動引起的拖影必須要小於我們的精度0.01mm,目標移動0.01mm,需要用時10ms,這就要求我們的相機的**時間必須小於10ms,如果大於這個**時間,那麼僅僅物體運動引起的模糊就會大於0.01,這時我們的精度已經無法達到0.01了。

通常來說,物體運動引起的模糊應該比我們要求的測量精度小乙個數量級,這樣可以減少其對系統的影響,一般我們的工業相機最快**時間可以達到幾十至一百多微秒的樣子。如此短的**時間,對光能量要求比較大,因此需要選擇合適的光源與光源控制器。

6、相機的顏色

通常機器視覺專案中我們選擇黑白相機,只有需要測量彩色影象時才會考慮彩色相機,這是因為在機器視覺中黑白影象的演算法本身要多許多,黑白相機使用單色光源成像質量上也要比彩色相機使用復合白光的質量要好。

7、感測器型別

如果拍攝目標是靜態不動的,為了節約成本,可考慮使用cmos相機,而如果目標是運動的,則優先考慮ccd相機。如果是需要高速採集的,這裡指的高速是很高的採集速度,而非指很高的運動速度,可以考慮cmos相機,因為cmos的採集速度會優於ccd。如果需要高質量的影象,如進行尺寸測量,可以考慮ccd,在小尺寸的感測器裡,ccd的成像質量還是要優於cmos的。

8、感測器尺寸

通常感測器的尺寸與所選擇的畫素是對應的,如30w通常是1/3』的,130w~500w是1/2』的,有些500w也有2/3』的。有些30w的也有1/4』的。如果是同等價位,那麼我們優先選擇感測器尺寸大的。

感測器尺寸大,在同樣的畫素密度下,像元尺寸也會大,這樣會增加每個像元的感光面積,對提高影象的質量有益。感測器的尺寸,還能決定視野大小與工作距離。在同樣的工作距離、同樣的鏡頭下,感測器尺寸大,可以拍攝更大的視野。

9、相機的觸發方式

軟體觸發模式:對動態檢測以及產品通過連續運動觸發訊號的時候可以選擇。

硬體觸發模式:對高速動態檢測以及產品通過高速運動觸發訊號的時候選擇。

連續採集模式:對靜態檢測以及產品連續運動不能夠觸發訊號的時候選擇。

10、相機鏡頭介面

一般的相機都是c/cs介面的,需要注意與鏡頭的對應。如果有其它介面的鏡頭,也要考慮相機的介面。不過目前工業用的cctv基本上以c介面多,即使是cs介面的工業相機,也可以加5mm接圈,變成c介面,以適應不同的c介面的工業鏡頭。

11、視覺平台

通常選擇pc-based平台,即以pc為平台的視覺系統,但是如果有必要,我們也可以考慮使用整體成本較低的check。

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