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    在工业机器视觉系统中,相机该如何选择?[看完你就知道了]
    发布时间:2021-12-03 14:27:45

    在工业机器视觉领域,用于图像处理系统的相机可分为工业相机或网络/IP(网络协议)相机两类。网络相机主要用于录制视频,广泛使用于安防监控应用之中,同时也可与工业相机结合使用。

    网络相机的典型特性

    1、通常会有坚固的外壳保护,外壳具有抗振功能,能适应任何天气变化,这使相机适用于室内和室外环境

    2、各种不同功能(例如昼/夜模式)以及特殊的红外滤光片使相机能够提供卓越的成像质量,即使环境光源或天气情况极差的情况下亦可使用。

    3、可压缩所记录的图像,这样可以减少数据量,也能使所有数据均可存储在相机内。通过连接到网络,理论上可让无限数量的用户访问该相机

    工业相机的特点

    1、会以未经压缩的原始数据形式将图像直接传输至计算机,然后计算机负责处理相对大量的数据。该方法的优点是不会丢失任何图像信息。

    2、工业相机包含两种形式:面阵相机和线阵相机,它们拍摄图像的方式不同,具体与视觉应用的类型相关。

    面阵和线阵相机的区别

    1、面阵面阵相机装备了长方形芯片,配有多个可同时被曝光的像素行。因此图像数据可在单一步骤中被捕捉和记录并同步处理。

    面阵相机通常在各种不同工业领域、医疗和生命科学领域、交通运输领域或安全与监视领域中使用,通常作为对网络相机的补充。

    2、线阵 线阵相机使用一种备有1行、2 行或3 行像素的芯片。图像数据将按行拍摄,而独立的像素行将在处理阶段中重新组成完整的图像。是选择面阵相机,还是线阵相机,取决于用户的应用以及应用的要求。

    检测在传送带上以极快速度传送的产品时会广泛用到线阵相机。典型的工业应用包括印刷、分拣和包装、食品饮料以及各种表面检验。

    选择黑白相机还是彩色相机

    相机的颜色选择主要取决于应用目的。需要什么样的图像?为了评估结果,需要彩色图像吗?还是黑白图像即可满足要求?如果可以,黑白相机通常更适合,因为它们更灵敏,所呈现出的图像细节更加丰富。比如智能交通系统方面的应用,经常会将黑白相机与彩色相机相结合使用,以符合特定国家/地区对于保存证据图像的法律要求。

    芯片类型、快门技术、帧速率

    这一步需要挑选适合的芯片(即采用 CMOS 或 CCD 芯片技术)以及选择快门技术的类型(即全局快门或滚动快门)。之后要考虑的问题则的是帧速率,这个指标是相机为了能够顺畅处理任务每秒必须提供的图像数量

    1、挑选芯片类型的问题主要是用 CCD 芯片还是 CMOS 芯片的问题,关于两者区别在前面已做详细讲解。

    1、快门的选择必须与应用匹配。快门能够保护相机内部的芯片不受入射光线的影响,且只有在曝光时才会打开。所选的曝光时间将会确保像素接收适当数量的光子,并决定快门维持打开状态的时间。全局快门和滚动快门的区别在于吸收光线的方式。

    全局快门会全部打开并让光线一次性地接触整个芯片表面。依帧速率而定,移动中的目标会快速地被连续拍摄到。全局快门是需要拍摄快速移动目标的应用的首选,例如交通与运输领域,物流领域以及印刷材料的检测。

    滚动快门则是逐行来曝光图像。根据所选的曝光时间不同,当目标在曝光过程中移动时,可能会发生失真,也就是所谓的滚动快门效应。但是,并非涉及移动目标的应用就完全无法使用滚动快门,在多数情况下,该效应可通过正确配置曝光时间以及使用外置闪光灯来规避。

    对于面阵相机,帧速率与“每秒多少帧图像”或“fps”含义相同;而对于线阵相机,帧速率则与“行频”或“行频率”含义相同。帧速率描述芯片可在每秒钟拍摄与传输的图像数量。顿速率越高,芯片速度越快:芯片速度越快,它每秒拍摄到的图像就越多:图像越多,数据量就越大。

    分辨率

    分辨率是指芯片每行和每列上像素点的个数,计算分辨率可以参考以下公式:分辨率=视野/像素精度,视野是指相机要拍照范围的大小,视野要比拍照范围大一些,但是也不能大太多,并且要注意视野宽高一般是有比例关系的。像素精度是指一个像素所对应的实际物理尺寸,在不是特别精密的应用场合中,可以把像素精度作为系统的精度。

    图像接口

    接口是相机与计算机之间的连接点,将来自相机芯片的图像数据从硬件(相机芯片)传输到软件(处理图像的组件)。

    案例:现在有这样的检测需求,已知检测对象的大小是115mmx85mm,该产品放置在运动中的生产线上做在线检测,检测节拍要求每分钟能检测 120 个产品,检测精度要求0.Imm,检测现场(即相机安装位置),距离控制器 12m,该项目无颜色检测需求,请针对本需求做出相机选型

    第一步:确定视野大小。视野要比检测对象略大一些,并且视野一般要符合4:3比例,这里选择 120mmx90mm。

    第二步:按题目要求所需检测精度为0.1mm,根据前面所说的公式计算,分辨率=视野/像素精度=120x90/0.1=1200x900,那么最符合需求的是 1280x1024(像素)分辨率。

    第三步:由于项目需求为运动中在线检测,需要选用全局曝光的相机。

    第四步:根据检测速度要求,120个/min,即2个/s,所以至少是2帧以上的帧速率才能满足使用要求。

    第五步:没有颜色检测要求,黑白相机就能满足使用。

    第六步:通信距离 12m,考虑几种接口的通信距离长短,这里需要使用千兆网的相机才能实现该通信距离。

    综上,用户只要在相机厂商官网或手册上找到 1280x1024 像素,即 130 万像素的相机,曝光方式为全局曝光,拍照速度 2帧以上,网口黑白相机即可。

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