工业摄像头选用简述

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工业摄像头选用简述

1、精度要求与工业摄像头分辨率

虽然现在网上随处可见诸如怎么选择工业摄像头的这些文章,但感觉还是比较零碎,各执一词,维视图像根据这多的工业项目经验,总结了一些简单实用的方法,现描述给大家,希望对大家在工业摄像头(至于这里说的工业摄像头和我们的工业相机有什么区别,维视图像已在其北京公司官网上做过详细论述,这里就不多讲了)的选择上有一些实际的帮助。

MV-E系列工业数字摄像头

当我们面对一个新的项目,首先要考虑选用什么样的工业摄像头。而在考虑选用哪一款工业摄像头时,则先要考虑的是分辨率,这是因为工业摄像头的分辨率会直接影响到整个机器视觉系统的计算精度。而衡量系统精度的标准,就是我们常常听到的像素值――CCD芯片上像素所对应的实际长度。

像素值的计算公式如下:

像素值(X方向)=视野范围(X方向)÷ CCD芯片像素数量(X方向)

像素值(Y方向)=视野范围(Y方向)÷ CCD芯片像素数量(Y方向)

这个像素值越小,系统的计算精度就越高。

回来本小节的中心问题上来:对于一个有具体精度要求的项目,该如何确定相机的分辨率为多少才适合?计算相机分辨率的公式如下:

分辨率(X方向)=视野范围(X方向)÷理论像素值(X方向)

分辨率(Y方向)=视野范围(Y方向)÷理论像素值(Y方向)理论像素值指的是,根据项目精度的要求,通过推算得出的像素值在理论上所应该达到的数值。即像素值只有达到这一数值,才能确保系统的计算精度符合要求。

为了让大家容易理解,我们以一个实际项目为例。现在有客户要用我们的机器视觉系统

测量某一种工件上小孔的间距,该工件大小为50×40MM,测量精度要求达到0.1MM。由以上条件,我们可以将0.1MM假定为理论像素值(有关理论像素值的推算,另题讨论)。也就是说,只要像素值能达到0.1MM,我们就可以肯定这个项目在测量精度方面能够满足客户的要求。根据上面计算相机分辨率的公式:

50(X方向视野范围)÷ 0.1(X方向理论像素值)= 500(X方向分辨率)

40(Y方向视野范围)÷ 0.1(Y方向理论像素值)= 400(Y方向分辨率)通过上面的计算我们知道,只要相机的分辨率高于500×400,就是适合此项目的相机,比如MV-EM040M这款相机的分辨率是640×480便能适合这个例子的精度要求。

2、速度要求与工业摄像头成像速度及快门速度匹配

除了精度要求外,速度上的要求也是我们常常要面对的问题之一。系统速度的快慢取决于整个视觉系统运行的时间,包括两部分:成像时间、运算时间。成像时间,指从系统收到外来触发信号起,到图像到达计算机内存为止;运算时间,指从图像到达计算机内存起,到系统输出运算结果为止。

通过《工业相机硬件的基本构成及技术参数》的讨论,我们已经知道,标准CCD摄像头是以一个固定速度,在不间断地拍照。CCIR格式的相机,CCD芯片的成像时间大约需要40毫秒。也就是说,系统至少要等40毫秒的时间(等待摄像头的扫描指针回到CCD的起始点),才能对系统所要的图像进行“拍照”。因此,如果普通标准工业摄像头的成像时间,不能达到我们系统速度要求的时候。我们就要考虑选用,具有“异步拍照”功能的工业摄像头――随时能够终止当前扫描,并将指针重置到CCD起始位置。

MV系列工业模拟相机

除了使用“板卡触发”功能及“异步拍照”功能,可以缩短成像时间外。还可以提高相机的快门速度,即缩短CCD芯片图像获取的时间。一般相机快门速度的缺省值为自动模式,如有特殊需要,可在相机里手动设置快门速度。最高可达万分之一秒。不过,在提高快门速度的同时,相应地要加强光源的亮度。

近几年市场上的工业数字摄像头技术已非常成熟,USB2.0\USB3.0\GigE千兆网\1394

等接口工业数字摄像头大量涌现,如MV-EM\E系列千兆网工业数字摄像头分辨率从30万-2900万可选,快门时间最小可达20微秒,同时支持同步及异步触发模式,采用逐行扫描帧曝光CCD及CMOS芯片,完全可以满足从高精度、高帧率到高速度抓拍的各种需求。

3、其他要求

动态目标拍照:在某些情况下,被测目标不允许“停”下来,一动不动地给系统拍照所以我们就不得不采用动态拍照(On the fly)。在动态状态下拍照,应选用逐行扫描相机。

色彩检测:某些项目需要辨别不同颜色,自然要选用彩色相机。

超大目标拍照:有些项目中的被测目标非常大,同时又有一定精度上的要求。这种情况下,建议使用线扫描相机。

4、与图像采集卡相匹配问题

在为机器视觉系统选用工业摄像头的时候,考虑过上面谈过的所有因素之后。最后要考虑的一个问题,就是你选用的工业摄像头是否与现有的图像采集卡匹配,目前由于工业数字摄像头已成市场的主流,所以很少会遇到这类问题,数字摄像头也不需要图像采集卡,但是为了知识的完整性,还是多几笔,给大家讲述一下,为工业摄像头是否与现有的图像采集卡匹配通常要考虑以下几个方面:

MV系列图像采集卡

不同视频信号的匹配:不同相机,其输出的视频信号都是固定制式,如CCIR、RS170等等。某些板卡,只能支持一种或几种制式。不过,目前市场上常见的图像采集卡,基本上都可以支持所有制式的视频信号。即,全制式。

不同分辨率的匹配:普通标准相机,所采用的CCD芯片是标准格式,即长宽比4:3;分辨率768×576(CCIR),640×480(RS170)。因此,有些视觉卡不能够支持非标准格式的高分辨率CCD,如:1K×1K,1300×1300等。

特殊功能的匹配:并不是每个板卡都功能其全。如,要使用相机的“异步拍照”功能,就要先确定所用的板卡是否有“板卡触发”功能。

特殊相机的匹配:由于不同相机输出的信号格式不同,因此不是每张板卡都可以支持逐行扫描相机、彩色相机、线扫描相机。