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如何選擇工業相機?
時間:2011年9月15日 共閱【 6382 】次 【 字體: 】【打印此頁】 【返回
 

      工業相機是機器視覺系統及工業檢測應用的重要組成部分,但如何選擇合適的工業相機?選擇工業相機前,首先要清楚自己的檢測任務,是拍靜態還是動態,拍照的頻率是多少,是做缺陷檢測還是尺寸測量,或者是定位,產品的大小(視野)是多少,需要達到多少精度,現場環境情況如何,有沒有其它的特殊要求等。在這里根據我們的經驗做個總結。希望幫助大家在選購工業相機時能夠做到心中有數,真正能選購到適合自己的相機。

模擬相機&數字相機
      模擬相機必須帶數字采集卡,經數字采集卡轉換為數字信號進行傳輸存儲。一般模擬相機分辨率很低,另外幀率也是固定的。模擬信號可能會由于工廠內其他設備(比如電動機或高壓電纜)的電磁干擾而造成失真。隨著噪聲水平的提高,模擬相機的動態范圍(原始信號與噪聲之比)會降低。動態范圍決定了有多少信息能夠被從相機傳輸給計算機。
    
數字相機采集到的是數字信號,數字信號不受電噪聲影響,因此,數字相機的動態范圍更高,能夠向計算機傳輸更精確的信號。這個要根據實際需求來選擇。

分辨率
      分辨率不是越高越好,是要根據系統實際應用需求來選擇分辨率的大小。
      應用案例:假設檢測一個物體的表面劃痕,要求拍攝的物體大小為10*8mm,要求的檢測精度是0.01mm。首先假設我們要拍攝的視野范圍在12*10mm,那么相機的最低分辨率應該選擇在:(12/0.01)*(10/0.01)=1200*1000,約為120萬像素的相機,也就是說一個像素對應一個檢測的缺陷的話,那么最低分辨率必須不少于120萬像素,但市面上常見的是130萬像素的相機,因此一般而言是選用130萬像素的相機。但實際問題是,如果一個像素對應一個缺陷的話,那么這樣的系統一定會極不穩定,因為隨便的一個干擾像素點都可能被誤認為缺陷,所以我們為了提高系統的精準度和穩定性,最好取缺陷的面積在3到4個像素以上,這樣我們選擇的相機也就在130萬乘3以上,即最低不能少于300萬像素,通常采用300萬像素的相機為最佳(我見過最多的人抱著亞像素不放說要做到零點幾的亞像素,那么就不用這么高分辨率的相機了。比如他們說如果做到0.1個像素,就是一個缺陷對應0.1個像素,缺陷的大小是由像素點個數來計算的,試問0.1個像素的面積怎么來表示?這些人以亞像素來忽悠人,往往說明了他們的沒有常識性)。換言之,我們僅僅是用來做測量用,那么采用亞像素算法,130萬像素的相機也能基本上滿足需求,但有時因為邊緣清晰度的影響,在提取邊緣的時候,隨便偏移一個像素,那么精度就受到了極大的影響。故我們選擇300萬的相機的話,還可以允許提取的邊緣偏離3個像素左右,這就很好的保證了測量的精度。

CCD&CMOS
       如果要求拍攝的物體是運動的,要處理的對象也是實時運動的物體,當然選擇迪美捷全幀曝光的CCD芯片相機為最適宜。但有的廠商生產的CMOS相機如果采用幀曝光的方式的話,也可以當作CCD來使用的。又假如物體運動的速度很慢,在我們設定的相機曝光時間范圍內,物體運動的距離很小,換算成像素大小也就在一兩個像素內,那么選擇CMOS相機也是合適的。因為在曝光時間內,一兩個像素的偏差人眼根本看不出來(如果不是做測量用的話),但超過2個像素的偏差,物體拍出來的圖像就有拖影,這樣就不能選擇CMOS相機了。

彩色&黑白
      如果我們要處理的是與圖像顏色有關,那當然是采用彩色相機,否則建議你用黑白的,因為黑白的同樣分辨率的相機,精度比彩色高,尤其是在看圖像邊緣的時候,黑白的效果更好。
 
幀率
      根據要檢測的速度,選擇相機的幀率一定要大于或等于檢測速度,等于的情況就是你處理圖像的時間一定要快,一定要在相機的曝光和傳輸的時間內完成。
 
線陣&面陣
      對于檢測精度要求很高,面陣相機的分辨率達不到要求的情況下,當然線陣相機是必然的一個選擇。
 
傳輸接口
      根據傳輸的距離、穩定性、傳輸的數據大小(帶寬)選擇USB、1394、Camerlink、百兆/千兆網接口的相機。
 
CCD靶面
       靶面尺寸的大小會影響到鏡頭焦距的長短,在相同視角下,靶面尺寸越大,焦距越長。在選擇相機時,特別是對拍攝角度有比較嚴格要求的時候,CCD靶面的大小,CCD與鏡頭的配合情況將直接影響視場角的大小和圖像的清晰度。因此在選擇CCD尺寸時,要結合鏡頭的焦距、視場角一起選擇,一般而言,選擇CCD靶面要結合物理安裝的空間來決定鏡頭的工作距離是否在安裝空間范圍內,要求鏡頭的尺寸一定要大于或等于相機的靶面尺寸。

鏡頭的選擇
      先根據環境的遠近選擇鏡頭焦距;再根據觀看的范圍選擇鏡頭角度;
 
相機的價格
      同樣參數的相機,不同的廠家價格各不相同,這就靠大家與廠家溝通和協商了。一般說來,如果你有量的話,整體價格跟你單買一個的價格是差別很大的。

      舉例說明工業相機的選擇原則:如檢測任務是尺寸測量,產品大小是18mm*10mm,精度要求是0.01mm,流水線作業,檢測速度是10件/秒,現場環境是普通工業環境,不考慮干擾問題。首先知道是流水線作業,速度比較快,因此選用逐行掃描相機;視野大小我們可以設定為20mm*12mm(考慮每次機械定位的誤差,將視野比物體適當放大),假如能夠取到很好的圖像(比如可以打背光),而且我們軟件的測量精度可以考慮1/2亞像素精度,那么我們需要的相機分辨率就是20/0.01/2=1000pixcel(像素),另一方向是12/0.01/2=600pixcel,也就是說我們相機的分辨率至少需要1000*600pixcel,楨率在10楨/秒,因此選擇1024*768像素(軟件性能和機械精度不能精確的情況下也可以考慮1280*1024pixcel),幀率在10楨/秒以上的即可。

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