如何選擇工業(yè)相機(jī)

相機(jī)也是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中的一個(gè)非常重要的組件， 相機(jī)的最基本功能就是將通過(guò)鏡頭聚焦于圖平面的光線生成圖像。要在機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用中選到合適的相機(jī)， 就得了解相機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)：

1. 分辨率（Resolution）:相機(jī)每次采集圖像的像素點(diǎn)數(shù)（Pixels）。對(duì)于數(shù)字工業(yè)相機(jī)機(jī)一般是直接與光電傳感器的像元數(shù)對(duì)應(yīng)的，對(duì)于模擬相機(jī)機(jī)則是取決于視頻制式，PAL制為768*576，NTSC制為640*480。

2. 像素深度（Pixel Depth）:即每像素?cái)?shù)據(jù)的位數(shù)，一般常用的是8Bit，對(duì)于數(shù)字工業(yè)相機(jī)機(jī)一般還會(huì)有10Bit、12Bit等。

3. 最大幀率（Frame Rate）/行頻（Line Rate）:即相機(jī)采集傳輸圖像的速率，對(duì)于面陣相機(jī)機(jī)一般為每秒采集的幀數(shù)（Frames/Sec.），對(duì)于線陣相機(jī)機(jī)為每秒采集的行數(shù)（Hz）。

4. 曝光方式（Exposure）和快門(mén)速度（Shutter）:對(duì)于線陣相機(jī)都是逐行曝光的方式，可以選擇固定行頻和外觸發(fā)同步的采集方式，曝光時(shí)間可以與行周期一致，也可以設(shè)定一個(gè)固定的時(shí)間；面陣工業(yè)相機(jī)有幀曝光、場(chǎng)曝光和滾動(dòng)行曝光等幾種常見(jiàn)方式。數(shù)字工業(yè)相機(jī)一般都提供外觸發(fā)采圖的功能，快門(mén)速度一般可到10微秒，高速工業(yè)相機(jī)還可以更快。

5. 像元尺寸（Pixel Size）:像元大小和像元數(shù)（分辨率）共同決定了相機(jī)機(jī)靶面的大小。目前數(shù)字工業(yè)相機(jī)像元尺寸一般為3μm-10μm，一般像元尺寸越小，制造難度越大，圖像質(zhì)量也越不容易提高。

6. 光譜響應(yīng)特性(Spectral Range):指該像元傳感器對(duì)不同光波的敏感特性，一般響應(yīng)范圍是350nm－1000nm,一些相機(jī)在靶面前加了一個(gè)濾鏡，濾除紅外光線，如果系統(tǒng)需要對(duì)紅外感光時(shí)可去掉該濾鏡。

7. 最低照度：也是衡量工業(yè)相機(jī)優(yōu)劣的一個(gè)重要參數(shù)，有時(shí)省掉“最低”兩個(gè)字而直接簡(jiǎn)稱照度。它指的是當(dāng)被攝景物的光亮度低到一定程度而使工業(yè)相機(jī)輸出的視頻信號(hào)電平低到某一規(guī)定值時(shí)的景物光亮度值。

8. 信噪比：也是工業(yè)相機(jī)的一個(gè)主要參數(shù)。其基本定義是信號(hào)對(duì)于噪聲的比值乘以 20log 。 CCD 工業(yè)相機(jī)的信噪比的典型值一般為 45---55dB 。

9. 自動(dòng)增益控制：工業(yè)相機(jī)輸出的視頻信號(hào)必須達(dá)到電視傳輸規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電平，即 0.7VPP ，為了能在不同的景物照度條件下都能輸出 0.7VPP 的標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)，必須使放大器的增益能夠在較大的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種增益調(diào)節(jié)通常都是通過(guò)檢測(cè)視頻信號(hào)的平均電平而自動(dòng)完成的，實(shí)現(xiàn)此功能的電路稱為自動(dòng)增益控制電路，簡(jiǎn)稱 AGC 電路。

在現(xiàn)在的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)用中， 我們都需要使用到工業(yè)相機(jī)。 所以在電子、半導(dǎo)體、汽車(chē)、包裝、印刷、煙草、醫(yī)療、制藥等行業(yè)都易于見(jiàn)到相機(jī)的身影，特別是在測(cè)量檢測(cè)工序中。

如何選擇工業(yè)相機(jī) [篇2]

1、選擇工業(yè)相機(jī)的信號(hào)類型工業(yè)相機(jī)從大的方面來(lái)分有模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種類型。

模擬相機(jī)必須有圖像采集卡，標(biāo)準(zhǔn)的模擬相機(jī)分辨率很低，一般為768*576，另外幀率也是固定的，25幀每秒。另外還有一些非標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，多為進(jìn)口產(chǎn)品，那么成本就是比較高了，性價(jià)比很低。所以這個(gè)要根據(jù)實(shí)際需求來(lái)選擇。另外模擬相機(jī)采集到的是模擬信號(hào)，經(jīng)數(shù)字采集卡轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸存儲(chǔ)。模擬信號(hào)可能會(huì)由于工廠內(nèi)其他設(shè)備（比如電動(dòng)機(jī)或高壓電纜）的電磁干擾而造成失真。隨著噪聲水平的提高，模擬相機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍（原始信號(hào)與噪聲之比）會(huì)降低。動(dòng)態(tài)范圍決定了有多少信息能夠被從相機(jī)傳輸給計(jì)算機(jī)。工業(yè)數(shù)字相機(jī)采集到的是數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)不受電噪聲影響，因此，數(shù)字相機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍更高，能夠向計(jì)算機(jī)傳輸更精確的信號(hào)。

2、工業(yè)相機(jī)的分辨率需要多大根據(jù)系統(tǒng)的需求來(lái)選擇相機(jī)分辨率的大小，下面以一個(gè)應(yīng)用案例來(lái)分析。

應(yīng)用案例：假設(shè)檢測(cè)一個(gè)物體的表面劃痕，要求拍攝的物體大小為10*8mm,要求的檢測(cè)精度是0.01mm。首先假設(shè)我們要拍攝的視野范圍在12*10mm,那么相機(jī)的最低分辨率應(yīng)該選擇在：(12/0.01)*(10/0.01)=1200*1000,約為120萬(wàn)像素的相機(jī)，也就是說(shuō)一個(gè)像素對(duì)應(yīng)一個(gè)檢測(cè)的缺陷的話，那么最低分辨率必須不少于120萬(wàn)像素，但市面上常見(jiàn)的是130萬(wàn)像素的相機(jī)，因此一般而言是選用130萬(wàn)像素的相機(jī)。但實(shí)際問(wèn)題是，如果一個(gè)像素對(duì)應(yīng)一個(gè)缺陷的話，那么這樣的系統(tǒng)一定會(huì)極不穩(wěn)定，因?yàn)殡S便的一個(gè)干擾像素點(diǎn)都可能被誤認(rèn)為缺陷，所以我們?yōu)榱颂岣呦到y(tǒng)的精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性，最好取缺陷的面積在3到4個(gè)像素以上，這樣我們選擇的相機(jī)也就在130萬(wàn)乘3以上，即最低不能少于300萬(wàn)像素，通常采用300萬(wàn)像素的相機(jī)為最佳(我見(jiàn)過(guò)最多的人抱著亞像素不放說(shuō)要做到零點(diǎn)幾的亞像素，那么就不用這么高分辨率的相機(jī)了。比如他們說(shuō)如果做到0.1個(gè)像素，就是一個(gè)缺陷對(duì)應(yīng)0.1個(gè)像素，缺陷的大小是由像素點(diǎn)個(gè)數(shù)來(lái)計(jì)算的，試問(wèn)0.1個(gè)像素的面積怎么來(lái)表示？這些人以亞像素來(lái)忽悠人，往往說(shuō)明了他們的沒(méi)有常識(shí)性)。換言之，我們僅僅是用來(lái)做測(cè)量用，那么采用亞像素算法，130萬(wàn)像素的相機(jī)也能基本上滿足需求，但有時(shí)因?yàn)檫吘壡逦�度的影響，在提取邊緣的時(shí)候，隨便偏移一個(gè)像素，那么精度就受到了極大的影響。故我們選擇300萬(wàn)的相機(jī)的話，還可以允許提取的邊緣偏離3個(gè)像素左右，這就很好的保證了測(cè)量的精度。

3、選擇工業(yè)相機(jī)的芯片工業(yè)相機(jī)從芯片上分，有ccd和cmos兩種。

如果要求拍攝的物體是運(yùn)動(dòng)的，要處理的對(duì)象也是實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)的物體，那么當(dāng)然選擇ccd芯片的相機(jī)為最適宜。但有的廠商生產(chǎn)的cmos相機(jī)如果采用幀曝光的方式的話，也可以當(dāng)作ccd來(lái)使用的。雖然是cmos芯片，但在拍攝運(yùn)動(dòng)物體時(shí)絕不比ccd的差，又假如物體運(yùn)動(dòng)的速度很慢，在我們?cè)O(shè)定的相機(jī)曝光時(shí)間范圍內(nèi)，物體運(yùn)動(dòng)的距離很小，換算成像素大小也就在一兩個(gè)像素內(nèi)，那么選擇cmos相機(jī)也是合適的。因?yàn)樵谄毓鈺r(shí)間內(nèi)，一兩個(gè)像素的偏差人眼根本看不出來(lái)(如果不是做測(cè)量用的話)，但超過(guò)2個(gè)像素的偏差，物體拍出來(lái)的圖像就有拖影，這樣就不能選擇cmos相機(jī)了。

4、工業(yè)相機(jī)選擇彩色還是黑白如果我們要處理的是與圖像顏色有關(guān)，那當(dāng)然是采用彩色相機(jī)，否則建議你用黑白的，因?yàn)楹诎椎耐瑯臃直媛实南鄼C(jī)，精度比彩色高，尤其是在看圖像邊緣的時(shí)候，黑白的效果更好。尤其做圖像處理，黑白工業(yè)相機(jī)得到的是灰度信息，可直接處理。

5、工業(yè)相機(jī)的幀率根據(jù)要檢測(cè)的速度，所選擇相機(jī)的幀率，一定要大于或等于檢測(cè)速度，等于的情況就是你處理圖像的時(shí)間一定要快，一定要在相機(jī)的曝光和傳輸?shù)臅r(shí)間內(nèi)完成。

一般說(shuō)來(lái)，分辨率越高，幀率越低！

6、選擇線陣還是面陣的工業(yè)相機(jī)對(duì)于檢測(cè)精度要求很高，運(yùn)動(dòng)速度很快，面陣相機(jī)的分辨率和幀率達(dá)不到要求的情況下，當(dāng)然線陣工業(yè)相機(jī)是必然的一個(gè)選擇。

7、選擇工業(yè)相機(jī)的傳輸接口根據(jù)傳輸?shù)木嚯x、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大�。◣�寬）選擇usb、1394、camerlink、gige千兆網(wǎng)接口的相機(jī)。

8、工業(yè)相機(jī)的ccd靶面靶面尺寸的大小會(huì)影響到鏡頭焦距的長(zhǎng)短，在相同視角下，靶面尺寸越大，焦距越長(zhǎng)。在選擇相機(jī)時(shí)，特別是對(duì)拍攝角度有比較嚴(yán)格要求的時(shí)候，ccd靶面的大小，ccd與鏡頭的配合情況將直接影響視場(chǎng)角的大小和圖像的清晰度。因此在選擇ccd尺寸時(shí)，要結(jié)合鏡頭的焦距、視場(chǎng)角，一起選擇；一般而言，選擇ccd靶面要結(jié)合物理安裝的空間來(lái)決定鏡頭的工作距離是否在安裝空間范圍內(nèi)，要求鏡頭的尺寸一定要大于或等于相機(jī)的靶面尺寸。

9、工業(yè)相機(jī)的價(jià)格同樣參數(shù)的相機(jī)，不同的廠家價(jià)格各不相同，這就靠大家與廠家溝通和協(xié)商了。一般說(shuō)來(lái)，如果你有量的話，整體價(jià)格跟你單買(mǎi)一個(gè)的價(jià)格是差別很大的。

10、選擇有實(shí)力的工業(yè)相機(jī)廠家工業(yè)相機(jī)最主要的就是看采集到的圖像效果，好的效果即使一個(gè)完全不懂的人也能看的出來(lái)，好壞即可分辨。有條件的客戶可以實(shí)際考察一下，才能夠?qū)Ξa(chǎn)品了解的更透徹一些，也可看到這個(gè)公司的真正產(chǎn)品質(zhì)量和實(shí)力.

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