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工業(yè)相機(jī)如何選型?
來(lái)源： 閱讀：373 發(fā)布時(shí)間：2023-05-04 15:26:31
工業(yè)相機(jī)如何選型?
隨著工業(yè)4.0的到來(lái)，機(jī)器視覺系統(tǒng)在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，相機(jī)是機(jī)器視覺的重要組成部分，合適的相機(jī)決定了系統(tǒng)應(yīng)用的好壞。
因此，選擇合適的工業(yè)相機(jī)非常重要，本文主要介紹如何選擇合適的工業(yè)相機(jī)
選擇合適的相機(jī)是機(jī)器視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，相機(jī)的選擇不僅直接決定所采集到的圖像分辨率、圖像質(zhì)量等，同時(shí)也與整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行模式直接相關(guān)。
相機(jī)類型：
對(duì)于靜止檢測(cè)或者一般低速的檢測(cè)，優(yōu)先考慮面陣相機(jī)，對(duì)于大幅面高速運(yùn)動(dòng)或者滾軸等運(yùn)動(dòng)的特殊應(yīng)用考慮使用線陣相機(jī)。
根據(jù)檢測(cè)的速度，選擇相機(jī)的幀率一定要大于物體運(yùn)動(dòng)的速度，一定要在相機(jī)的曝光和傳輸時(shí)間內(nèi)完成。
而在實(shí)際檢測(cè)中實(shí)現(xiàn)同樣的目的可以有多種不同的解決辦法，相機(jī)的選擇也就有了更多空間。
相機(jī)幀率：
相機(jī)的幀率決定著設(shè)備的測(cè)量效率，如相機(jī)的幀率是30FPS，則每秒鐘最多拍攝30次。
通常來(lái)說(shuō)，相機(jī)的分辨率越低，同樣的接口，幀率也會(huì)越高；而分辨率越高，幀率也會(huì)越低。幀率*分辨率≤總線帶寬，即在接口一定（總線帶寬已經(jīng)確定），分辨率一定時(shí)，幀率也是有其最大值的。
既要想相機(jī)的分辨率快，又要想相機(jī)的幀率高，那么就需要找更大帶寬的總線，也就是相機(jī)的輸出接口。
相機(jī)的曝光時(shí)間：
相機(jī)的最小曝光時(shí)間，可以決定目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度。
或者反過(guò)來(lái)說(shuō)，目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度，對(duì)相機(jī)的最小曝光時(shí)間提出了要求。
假設(shè)我們的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度是1mm/S，測(cè)量精度是0.01mm/pixel，那么我們必須考慮，物體的運(yùn)動(dòng)引起的拖影必須要小于我們的精度0.01mm，目標(biāo)移動(dòng)0.01mm，需要用時(shí)10ms，這就要求相機(jī)的曝光時(shí)間必須小于10ms，如果大于這個(gè)曝光時(shí)間，那么僅僅物體運(yùn)動(dòng)引起的模糊就會(huì)大于0.01mm，這時(shí)的精度已經(jīng)無(wú)法達(dá)到0.010.01mm/pixel了。
相機(jī)輸出接口：
同等像素條件下，各種接口的總線其相機(jī)幀率是不一樣的。
一般來(lái)說(shuō)：
CameraLink>USB3>GIGE>1394B>USB2,1394A。
現(xiàn)在較快的是Camera Link總線，USB3的理論速度達(dá)到了5Gbps即640MB，實(shí)際表現(xiàn)來(lái)看，應(yīng)該有80%的有效帶寬，即有512M左右的總帶寬可供實(shí)際傳輸，這樣如果一個(gè)500萬(wàn)像素的相機(jī)，每幅圖像5M，那么也可能達(dá)到100幀每秒，速度是非?？斓摹?/section>
而對(duì)于GIGE千兆網(wǎng)相機(jī)，500萬(wàn)像素的相機(jī)，較快的可以做到23FPS。
1394B的500萬(wàn)像素相機(jī)可以做到13FPS，USB2，1394A一般為5~6幀的樣子。
工業(yè)相機(jī)一般安裝在機(jī)器流水線上代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷，通過(guò)數(shù)字圖像攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。
知道系統(tǒng)精度要求和相機(jī)分辨率，可以通過(guò)公式：
X方向系統(tǒng)精度(X方向像素值)=視野范圍(X方向)/CCD芯片像素?cái)?shù)量( X方向)
Y方向系統(tǒng)精度(Y方向像素值)=視野范圍(Y方向)/CCD 芯片像素?cái)?shù)量( Y方向)
知道系統(tǒng)速度要求與相機(jī)成像速度:
系統(tǒng)單次運(yùn)行速度=系統(tǒng)成像(包括傳輸)速度+系統(tǒng)檢測(cè)速度
雖然系統(tǒng)成像(包括傳輸)速度可以根據(jù)相機(jī)異步觸發(fā)功能、快門速度等進(jìn)行理論計(jì)算，好的方法還是通過(guò)軟件進(jìn)行實(shí)際測(cè)試。
將相機(jī)與圖像采集卡一并考慮，因?yàn)檫@涉及到兩者的匹配
視頻信號(hào)的匹配：對(duì)于黑白模擬信號(hào)相機(jī)來(lái)說(shuō)有兩種格式，CCIR和RS170(EIA)，通常采集卡都同時(shí)支持這兩種相機(jī)；
分辨率的匹配：
每款板卡都只支持某一分辨率范圍內(nèi)的相機(jī);
特殊功能的匹配：
如要是用相機(jī)的特殊功能，先確定所用板卡是否支持此功能，比如，要多部相機(jī)同時(shí)拍照，這個(gè)采集卡就必須支持多通道，如果相機(jī)是逐行掃描的，那么采集卡就必須支持逐行掃描。
接口的匹配：
確定相機(jī)與板卡的接口是否相匹配。如CameraLink、GIGE、CoxPress、USB3.0等。
在滿足您對(duì)檢測(cè)的必要需求后，最后才應(yīng)該是價(jià)格的比較
如我們的檢測(cè)任務(wù)是尺寸測(cè)量，產(chǎn)品大小是18mm*10mm，精度要求是0.01mm，流水線作業(yè)，檢測(cè)速度是10件/秒，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境是普通工業(yè)環(huán)境，不考慮干擾問題。
首先我們知道是流水線作業(yè)，速度比較快，因此選用逐行掃描相機(jī)，視野大小我們可以設(shè)定為20mm*12mm(考慮每次機(jī)械定位的誤差，將視野比物體適當(dāng)放大)。
假如我們能夠取到很好的圖像(比如可以打背光)，而且我們軟件的測(cè)量精度可以考慮1/2亞像素精度，那么我們需要的相機(jī)分辨率就是20/0.01/2=1000pixcel(像素)，另一方向是12/0.01/2=600pixcel，也就是說(shuō)我們相機(jī)的分辨率至少需要1000*600pixcel，幀率在10幀/秒，因此選擇1024*768像素(軟件性能和機(jī)械精度不能精確的情況下也可以考慮1280*1024pixcel)，幀率在10幀/秒以上的即可。
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