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      在工業機器視覺系統中,相機該如何選擇?[看完你就知道了]
      發布時間:2021-12-03 14:27:45

      在工業機器視覺領域,用于圖像處理系統的相機可分為工業相機或網絡/IP(網絡協議)相機兩類。網絡相機主要用于錄制視頻,廣泛使用于安防監控應用之中,同時也可與工業相機結合使用。

      網絡相機的典型特性

      1、通常會有堅固的外殼保護,外殼具有抗振功能,能適應任何天氣變化,這使相機適用于室內和室外環境

      2、各種不同功能(例如晝/夜模式)以及特殊的紅外濾光片使相機能夠提供卓越的成像質量,即使環境光源或天氣情況極差的情況下亦可使用。

      3、可壓縮所記錄的圖像,這樣可以減少數據量,也能使所有數據均可存儲在相機內。通過連接到網絡,理論上可讓無限數量的用戶訪問該相機

      工業相機的特點

      1、會以未經壓縮的原始數據形式將圖像直接傳輸至計算機,然后計算機負責處理相對大量的數據。該方法的優點是不會丟失任何圖像信息。

      2、工業相機包含兩種形式:面陣相機和線陣相機,它們拍攝圖像的方式不同,具體與視覺應用的類型相關。

      面陣和線陣相機的區別

      1、面陣面陣相機裝備了長方形芯片,配有多個可同時被曝光的像素行。因此圖像數據可在單一步驟中被捕捉和記錄并同步處理。

      面陣相機通常在各種不同工業領域、醫療和生命科學領域、交通運輸領域或安全與監視領域中使用,通常作為對網絡相機的補充。

      2、線陣 線陣相機使用一種備有1行、2 行或3 行像素的芯片。圖像數據將按行拍攝,而獨立的像素行將在處理階段中重新組成完整的圖像。是選擇面陣相機,還是線陣相機,取決于用戶的應用以及應用的要求。

      檢測在傳送帶上以極快速度傳送的產品時會廣泛用到線陣相機。典型的工業應用包括印刷、分揀和包裝、食品飲料以及各種表面檢驗。

      選擇黑白相機還是彩色相機

      相機的顏色選擇主要取決于應用目的。需要什么樣的圖像?為了評估結果,需要彩色圖像嗎?還是黑白圖像即可滿足要求?如果可以,黑白相機通常更適合,因為它們更靈敏,所呈現出的圖像細節更加豐富。比如智能交通系統方面的應用,經常會將黑白相機與彩色相機相結合使用,以符合特定國家/地區對于保存證據圖像的法律要求。

      芯片類型、快門技術、幀速率

      這一步需要挑選適合的芯片(即采用 CMOS 或 CCD 芯片技術)以及選擇快門技術的類型(即全局快門或滾動快門)。之后要考慮的問題則的是幀速率,這個指標是相機為了能夠順暢處理任務每秒必須提供的圖像數量

      1、挑選芯片類型的問題主要是用 CCD 芯片還是 CMOS 芯片的問題,關于兩者區別在前面已做詳細講解。

      1、快門的選擇必須與應用匹配??扉T能夠保護相機內部的芯片不受入射光線的影響,且只有在曝光時才會打開。所選的曝光時間將會確保像素接收適當數量的光子,并決定快門維持打開狀態的時間。全局快門和滾動快門的區別在于吸收光線的方式。

      全局快門會全部打開并讓光線一次性地接觸整個芯片表面。依幀速率而定,移動中的目標會快速地被連續拍攝到。全局快門是需要拍攝快速移動目標的應用的首選,例如交通與運輸領域,物流領域以及印刷材料的檢測。

      滾動快門則是逐行來曝光圖像。根據所選的曝光時間不同,當目標在曝光過程中移動時,可能會發生失真,也就是所謂的滾動快門效應。但是,并非涉及移動目標的應用就完全無法使用滾動快門,在多數情況下,該效應可通過正確配置曝光時間以及使用外置閃光燈來規避。

      對于面陣相機,幀速率與“每秒多少幀圖像”或“fps”含義相同;而對于線陣相機,幀速率則與“行頻”或“行頻率”含義相同。幀速率描述芯片可在每秒鐘拍攝與傳輸的圖像數量。頓速率越高,芯片速度越快:芯片速度越快,它每秒拍攝到的圖像就越多:圖像越多,數據量就越大。

      分辨率

      分辨率是指芯片每行和每列上像素點的個數,計算分辨率可以參考以下公式:分辨率=視野/像素精度,視野是指相機要拍照范圍的大小,視野要比拍照范圍大一些,但是也不能大太多,并且要注意視野寬高一般是有比例關系的。像素精度是指一個像素所對應的實際物理尺寸,在不是特別精密的應用場合中,可以把像素精度作為系統的精度。

      圖像接口

      接口是相機與計算機之間的連接點,將來自相機芯片的圖像數據從硬件(相機芯片)傳輸到軟件(處理圖像的組件)。

      案例:現在有這樣的檢測需求,已知檢測對象的大小是115mmx85mm,該產品放置在運動中的生產線上做在線檢測,檢測節拍要求每分鐘能檢測 120 個產品,檢測精度要求0.Imm,檢測現場(即相機安裝位置),距離控制器 12m,該項目無顏色檢測需求,請針對本需求做出相機選型

      第一步:確定視野大小。視野要比檢測對象略大一些,并且視野一般要符合4:3比例,這里選擇 120mmx90mm。

      第二步:按題目要求所需檢測精度為0.1mm,根據前面所說的公式計算,分辨率=視野/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:由于項目需求為運動中在線檢測,需要選用全局曝光的相機。

      第四步:根據檢測速度要求,120個/min,即2個/s,所以至少是2幀以上的幀速率才能滿足使用要求。

      第五步:沒有顏色檢測要求,黑白相機就能滿足使用。

      第六步:通信距離 12m,考慮幾種接口的通信距離長短,這里需要使用千兆網的相機才能實現該通信距離。

      綜上,用戶只要在相機廠商官網或手冊上找到 1280x1024 像素,即 130 萬像素的相機,曝光方式為全局曝光,拍照速度 2幀以上,網口黑白相機即可。

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