一、工業相機選型
1、黑白/彩色
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。特別是做圖像處理,黑白工業相機得到的是灰度信息,可直接處理。
要想得到與現實吻合度高的色彩,需要後期處理,比如監控相機。
2、面陣相機/線陣相機
如果對於檢測精度要求很高,運動速度很快,面陣相機的分辨率和幀率達不到要求的情況下,當然線陣相機是必然的選擇。
3、分辨率計算
根據目標的要求精度及視野範圍,反推出相機的像素精度。相機單方向分辨率=單方向視野範圍÷理論精度。
例如對於視野大小爲10*10mm的場合,要求精度爲0.02mm/pixel,則當方向上分辨率=10/0.02=500.然而考慮到相機邊緣視野的畸變以及系統的穩定性要求,一般不會只用一個像素單位對應一個測量精度值,一般選擇倍數爲2或者更高,這樣相機單方向分辨率爲1000,相機的分辨率=1000*1000=100萬,所以選用100萬像素的相機即可滿足。
同時需要考慮算力,分辨率太大,幀率太高,cpu撐不住。
4、像素深度
每位像素數據的位數,常見的是8bit,10bit,12bit。分辨率和像素深度共同決定了圖像的大小。例如對於像素深度爲8bit的500萬像素,則整張圖片應該有500萬*8/1024/1024=37M(1024Byte=1KB,1024KB=1M)。增加像素深度可以增強測量的精度,但同時也降低了系統的速度,並且提高了系統集成的難度(線纜增加,尺寸變大等)。
5、高速運動抓拍要求
經常會有項目需要抓拍高速運動物體,而普通工業相機拍攝的圖像會出現拉毛、模糊、變形等影響圖像質量的問題,在拍攝圖像時,圖像模糊現象的出現取決於曝光時間的長短與物體的運動速度。如果曝光時間過長,物體運動速度過快則會出現圖像模糊。
拍攝物體爲運動物體應選擇全局快門(Global shutter)的工業相機,且需要選擇幀率大於運動速度的工業相機。
(1)曝光時間
要滿足物體運動速度Vp*曝光時間Ts<允許最長拖影S。運動速度比較快的物體拍照,爲了防止長的拖影就需要極短的曝光時間,選用感光比較好的工業相機,可以實現。
(2)幀率指標
幀率即相機每秒鐘可以捕捉的圖像數量,一般決定於圖像大小、曝光時間等,是相機的一個重要指標。相機幀率必須保證能夠拍攝到系統要求時間間隔最短的兩張圖片,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,否則就有可能造成丟幀等現象,進而漏檢某些產品。
產品:MV-EM(維視)
6、選接口類型
選接口類型 | USB2.0 | USB3.0 | GigE(千兆網) | 1394A | 1394B | Camera Link |
理論速度 | 480Mbps | 5Gbps | 1000Mbps | 400Mbps | 800Mpbs | 5.4Gbps |
實際速度 | 30Mbps | 900MBps | 114.4MBps | 28.8MBps | 62.4MBps | 737MBps |
傳輸距離 | 5m | 3m | 100m | 10m | 100m | 10m |
接口一般還承擔供電功能,USB可承擔供電,千兆網可以poe供電。
7、相機芯片
CCD,CMOS
Python比較好(待補充)
二、工業鏡頭選型
1、光學放大倍數
放大率F = 像元尺寸/精度 (或芯片尺寸除以視野範圍)。
相機選擇了之後,像元尺寸也就確定了。像元尺寸指傳感器上一個物理像元的尺寸,目前工業數字相機像元尺寸一般位3μm~10μm,一般像元尺寸越小,製造難度越大,圖像質量也越不容易提高。。
2、焦距
焦距是從鏡頭的中心點到膠平面上所形成的清晰影像之間的距離(注意!,相機的焦距與單片凸透鏡的焦距是兩個概念,因爲相機上安裝的鏡頭是多片薄的凸透鏡組成,單片凸透鏡的焦距是平行光線匯聚到一點,這點到凸透鏡中心的距離)。焦距的大小決定着視角的大小,焦距數值小,視角大,所觀察的範圍也大;焦距數值大,視角小,觀察範圍小。根據焦距能否調節,可分爲定焦鏡頭和變焦鏡頭兩大類。
根據工作距離計算焦距,如圖所示。所謂的工作距離,是指當圖像在焦距範圍內的時候,物體和照相機鏡頭前端的距離。它限制了視覺系統以及和視覺系統一起工作的設備所需要的空間。在極限範圍內,通過鏡頭重新對焦,可以改變工作距離。無限共軛鏡頭的對焦距離可以從最小工作距離一直到無限遠,有限共軛鏡頭則有一個特定工作距離範圍。
3、景深(Depth ofField,DOF)
景深是指在被攝物體聚焦清楚後,在物體前後一定距離內,其影像仍然清晰的範圍。景深隨鏡頭的光圈值、焦距、拍攝距離而變化。光圈越大,景深越小;光圈越小、景深越大。焦距越長,景深越小;焦距越短,景深越大。距離拍攝體越近時,景深越小;距離拍攝體越遠時,景深越大。
4、視場角
這裏要注意,選擇鏡頭的時候,還要注意視場角,(假設視場大小爲2Ax2B)
水平視場角=2*arctg(A/C)
垂直視場角=2*arctg(B/C)
可使用廣角鏡頭,但鏡頭畸變率隨之升高,消除桶形畸變後,視野可能並沒有變大多少
5、光圈(Iris)範圍
用F表示,以鏡頭焦距f和通光孔徑D的比值來衡量。每個鏡頭上都標有最大F值,例如 8mm /F1.4代表最大孔徑爲 5.7毫米 。F值越小,光圈越大,F值越大,光圈越小。
6、選擇遠心鏡頭
遠心鏡頭是爲糾正傳統鏡頭的視差而特殊設計的鏡頭,它可以在一定的物距範圍內,使得到的圖像放大倍率不會隨物距的變化而變化。遠心鏡頭與傳統鏡頭對比,如圖:
7、其他
(1)M 12鏡頭
M12鏡頭可與工業相機配合,從而更加便攜。和C\CS口間需要轉接圈
(2)濾光片
在戶外場景下,鏡頭前可安裝紅外線濾光片,以適應車輛突然出隧道情況,緩解太陽光直射
(3)靶面直徑=相機像元尺寸x相機的水平或者垂直的像素數,(所以鏡頭的尺寸必須大於這個數值,要不然在傳感器上成的像就不全)
(4)分辨率(Resolution)
分辨率代表鏡頭記錄物體細節的能力,以每毫米里面能夠分辨黑白對線的數量爲計量單位:“線對/毫米”(lp/mm)。分辨率越高的鏡頭成像越清晰。
三、國內外公司
國內: 2018年度中國工業相機十大品牌總評榜,不知道靠不靠譜
國內比較早的是大恆、凌雲,其他:上海方誠、陝西維視、海康 等。源自知乎:國內有哪些自己做工業相機的公司?
國外:以德國與日本爲主。basler,AVT,JAI等。PG(灰點)在中國的市場縮水
還有在國內市場不多的Smartek,Optronis(高速相機),TheImagingSource 德國映美精
TELI 日本東芝泰力 、Sentech 日本先特客、Hitachi 日本日立、SONY 日本索尼
工業領域的3D視覺市場:http://www.gg-robot.com/asdisp2-65b095fb-62327-.html
此外,有些公司的官網上提供選型指南,十分有幫助。
http://www.pixoel.com/Tools.aspx
四、其他問題:
http://crjqsj.com/index.php/new/index/id/31.html
1、光譜響應特性
是指該像元傳感器對不同光波的敏感特性,一般響應範圍爲350nm~1000nm,一些相機在靶面前面加了一個濾鏡,濾除紅外線,如果系統需要對紅外感光時可去掉該濾鏡。
2、工業相機噪聲
噪聲是指成像過程中不希望被採集到的,實際成像目標之外的信號。總體上分爲兩類,一類是由有效信號帶來的散粒噪聲,這種噪聲對任何相機都存在;另一類是相機本身固有的與信號無光的噪聲。它是由於圖像傳感器讀出電路、相機信號處理與放大電路帶來的固有噪聲,每臺相機的固有噪聲都不一樣。
3、信噪比
相機的信噪比定義爲圖像中信號與噪聲的比值(有效信號平均灰度值與噪聲均方根的比值),代表了圖像的質量,圖像信噪比越高,相機性能和圖像質量越好。