怎样选择合适的工业相机?

发布于 2021-09-25 09:08

机器视觉课堂
OpenCV、Halcon等机器视觉专业学习交流平台,服务于工业自动化、先进机器人技术、人工智能等相关专业技术人才。定期发布最新机器视觉相关新闻、应用案例、技术资料、展会信息等信息。
56篇原创内容

工业相机分类

  • 按照芯片类型可以分为CCD相机、CMOS相机;

  • 按照传感器的结构特性可以分为线阵相机、面阵相机;

  • 按照分辨率大小可以分为普通分辨率相机、高分辨率相机;

  • 按照输出信号方式可以分为模拟相机、数字相机;

  • 按照输出色彩可以分为单色(黑白)相机、彩色相机;

  • 按照输出信号速度可以分为普通速度相机、高速相机;

  • 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。

工业相机镜头接口

工业镜头和工业相机之间的接口有许多不同的类型,工业相机常用的包括C接口、CS接口、F接口、V接口、T2接口、徕卡接口、M42接口、M50接口等。接口类型的不同和工业镜头性能及质量并无直接关系。

接口主要分为两类:螺口和卡口。螺口主要有0.75(M42、M58、M72等)、C口、CS口、M90×1;卡口主要有F口、V口。

C接口和CS接口是工业工业相机最常见的国际标准接口,为1英寸—32UN英制螺纹连接口。C接口和CS接口的螺纹连接是一样的,区别在于C型接口的后截距为17.5mm,CS接口的后截距为12.5mm。因此CS型接口的工业相机使用C口镜头时需要加一个5mm的接圈。C接口的工业相机不能用CS口的镜头。

C接口和CS接口的区别:

在光学系统中,最后一个光学镜片表面的顶点到像面的距离称为后截距。对于不同的光学系统,其后截距都是不一样的,因此,在安装镜头时,需要调节镜头到相机的相对位置,使相机底片到镜头最后一面顶点的距离满足后截距的要求,即使得底片位于镜头的像平面上。

工业相机传感器尺寸大小

图像传感器作为工业相机核心部件,其靶面的大小,往往直接关系到成像的质量。通常来讲,图像的成像质量与像素的大小成正比。这也就意味着,同样大小的图像传感器,如果分辨率越高,那么像素尺寸就越小,其成像质量也就会越差。 

工业上的1/2.3’CMOS传感器,分辨率通常只在500万像素级别,而 民用的1/2.3’CMOS传感器,则分辨率可以做到1600万像素甚至更高的级别。因此工业相机的成像质量往往要比民用的相机成像质量要好;同时,如果相同分辨率的相机,传感器面积越大,则其单位像素的面积也越大,成像质量也会越好。同样的500万像素的相机,2/3’的传感器成像质量就要好于1/2’的。

镜头规格应视工业相机的的传感器尺寸而定,两者应相对应。例如: 相机的ccd/cmos传感器靶面大小为1/2英寸时,镜头应选1/2英寸; 相机的ccd/cmos传感器靶面大小为2/3英寸时,镜头应选2/3英寸。

如果镜头尺寸比相机传感器靶面尺寸大时,将使图像视野比镜头视野小,即不能很好地利用镜头的视野;如果镜头尺寸比相机传感器靶面尺寸小时,将发生“隧道效应”,即图像有圆形的黑框,像在隧道里拍的一样。

一般选择工业相机的注意事项

选择合适的相机是机器视觉系统设计中的重要环节,相机的选择不仅直接决定所采集到的图像分辨率、图像质量等,同时也与整个系统的运行模式直接相关。

贴片机机器视觉 图片源自互联网

1、相机类型

对于静止检测或者一般低速的检测,优先考虑面阵相机,对于大幅面高速运动或者滚轴等运动的特殊应用考虑使用线阵相机。根据检测的速度,选择相机的帧率一定要大于物体运动的速度,一定要在相机的曝光和传输时间内完成。而在实际检测中实现同样的目的可以有多种不同的解决办法,相机的选择也就有了更多空间。

机器视觉包装检测 图片源自互联网
2、相机帧率
相机的帧率决定着设备的测量效率,如相机的帧率是30FPS,则每秒钟最多拍摄30次。通常来说,相机的分辨率越低,同样的接口,帧率也会越高;而分辨率越高,帧率也会越低。帧率*分辨率≤总线带宽,即在接口一定(总线带宽已经确定),分辨率一定时,帧率也是有其最大值的。即要想相机的分辨率快,又要想相机的帧率高,那么就需要找更大带宽的总线,也就是相机的输出接口。

快速编码检测 图片源自互联网

3、相机的曝光时间

相机的最小曝光时间,可以决定目标的运动速度。或者反过来说,目标的运动速度,对相机的最小曝光时间提出了要求。

假设我们的目标运动速度是1mm/S,我们的测量精度是0.01mm/pixel,那么我们必须考虑,物体的运动引起的拖影必须要小于我们的精度0.01mm,目标移动0.01mm,需要用时10ms,这就要求我们的相机的曝光时间必须小于10ms,如果大于这个曝光时间,那么仅仅物体运动引起的模糊就会大于0.01mm,这时我们的精度已经无法达到0.010.01mm/pixel了。

4、相机输出接口
同等像素条件下,各种接口的总线其相机帧率是不一样的。一般来说CameraLink>USB3>GIGE>1394B>USB2,1394A。现在最快的是Camera Link总线,USB3的理论速度达到了5Gbps即640MB,实际表现来看,应该有80%的有效带宽,即有512M左右的总带宽可供实际传输,这样如果一个500万像素的相机,每幅图像5M,那么也可能达到100帧每秒,速度是非常快的。而对于GIGE千兆网相机,500万像素的相机,较快的可以做到23FPS。1394B的500万像素相机可以做到13FPS,USB2,1394A一般为5~6帧的样子。

文章来源:奥通Aicortech
机器视觉课堂
OpenCV、Halcon等机器视觉专业学习交流平台,服务于工业自动化、先进机器人技术、人工智能等相关专业技术人才。定期发布最新机器视觉相关新闻、应用案例、技术资料、展会信息等信息。
56篇原创内容

本文来自网络或网友投稿,如有侵犯您的权益,请发邮件至:aisoutu@outlook.com 我们将第一时间删除。

相关素材