硬件

工业相机

简介:

工业相机（俗称：工业摄像机）是机器视觉系统的重要组成部分，其最本质的功能就是通过CCD或CMOS成像传感器将镜头产生的光信号转变为有序的电信号，并将这些信息通过相应接口传送到计算机主机。

CCD和CMOS分别是什么

CCD称为电荷耦合器件，英文全称是“Charge-coupledDevice”

它集光电转换及电荷存储、电荷转移、信号读取于一体，是固体成像器件。其突出的特点是以电荷作为信号，而不同于其它器件是以电流或者电压为信号。

CMOS称为互补金属氧化物半导体，英文全称是"Compementary MetalOxide Semiconductor"

它可将光敏元件、放大器、A/D转换器，存储器、数字信号处理器和计算机接口电路集成在一块硅片上。其突出的特点是将半导体产生的电子直接转换成电压信号。

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CCD和CMOS分别是什么，有哪些区别？

 工业相机与普通相机的区别：

分类

目前业内没有对相机进行明确的分类定义，以下分类是根据相机使用习惯进行的大致分类：

按芯片工艺：CCD、CMOS

按传感器类型：线阵相机、面阵相机

按信号输出方式：模拟相机、数字相机

按图像模式：彩色相机、黑白相机

工业相机主要参数：

传感器尺寸

工业上，一般常用的传感器尺寸有如下几种，尺寸大小各不相同。在相素不变的情况下,相机传感器尺寸越大,噪点控制能力越强,因为单个感光元件之间的间距越大,相互之间的信号干扰越小。

相机传感器尺寸和镜头的匹配的使用技巧：在选用相机和镜头时，一般遵循“镜头最大兼容CCD尺寸>=相机芯片尺寸”的原则。

以下为常用镜头及CCD芯片的兼容性说明:

拓展：像素定义，简单的说，就是CCD/COMS上光电感应元件的数量，一个感光元件经过感光、光电信号转换、A/D转换等步骤后，在输出的图片上就形成了一个点，这些点就是构成影像的最小单位“像素”(Pixel)。

分辨率

相机每次采集图像的所有像素点数（Pixels） 即为相机分辨率。分辨率由相机所采用的芯片分辨率决定，是芯片阵列排列的像元数量，对于面阵相机来说水平分辨率和垂直分辨

率相乘即为相机的分辨率。目前常用的相机分辨率有30万，80万，130万，200万，500万等。

帧率/行频、像元尺寸

帧率/行频

相机采集传输图像的速率，对于面阵相机一般为每秒采集的帧数（Frames/Sec.）；对于线阵相机为每秒采集的行数（Hz）。

帧：相机每秒最多可以拍摄的照片张数。

像元尺寸

指相机芯片上每个像元的实际物理尺寸，常见的有3.45um , 3.75um ,4.4um ,4.65um ,6.45um ,7.4um, 9.6um等。

像素深度、快门速度

像素深度

即每像素数据的位数，对于黑白相机来说，像元深度定义灰度由暗到亮的灰阶数。一般常用的是8Bit，对于数字相机机一般还会有10Bit、12Bit等

快门速度

控制曝光时间，一般可到10微秒。常用的电子快门有二种工作方式： global shutter（帧曝光），rolling shutter（逐行曝光）。帧曝光是传感器阵列中所有像素同时曝光，曝光周期由预先设定的快门时间确定。在逐行曝光方式下，整个图像曝光需要一定的时间，对于高速运动的物体，会造成图像模糊、变形。

工业相机选择的一般规则：

选择工业相机前，首先要清楚自己的检测任务，是静态拍照还是动态拍照，拍照的频率是多少，是做缺陷检测还是尺寸测量，或者是定位，产品的大小（视野）是多少，需要达到多

少精度，所用软件的性能，现场环境情况如何，有没有其它的特殊要求等。

根据检测任务的不同，根据产品的大小、需要达到的分辨

率，以及所用软件的性能可以计算出所需工业相机的分辨率。现场环境首先要考虑的是温度、湿度、干扰情况以及光照条件等因素来选择不同的工业相机。

示例

检测要求：

检测任务：尺寸测量

产品大小：18mm*10mm精度要求：0.01mm

流水线作业

检测速度：10件/秒

首先是流水线作业，速度较快，因此选用逐行扫描相机；视野大小可以设定为20mm*12mm（考虑每次机械定位的误差，将视野比物体适当放大），假如能够取到很好的图像（比如可以打背光），而且我们软件的测量精度可以考虑1/2亚像素精度，那么我们需要的相机分辨率就是 ：

20/0.01/2=1000pixcel

12/0.01/2=600pixcel

因此相机的分辨率至少需要 1000*600pixcel，帧率在10帧/秒，因此选择1024*768像素帧率在10帧/秒以上的即可。