工業(yè)相機(jī)又俗�攝像�(jī),相比于傳統(tǒng)的民用相�(jī)(攝像機(jī))而言,它具有高的圖像�(wěn)定性、高傳輸能力和高抗干擾能力等,目前市面上工業(yè)相機(jī)大多是基于CCD(Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)芯片的相機(jī)。CCD是目前機(jī)器視覺最為常用的圖像傳感�。它集光電轉(zhuǎn)換及電荷存貯、電荷轉(zhuǎn)�、信�(hào)讀取于一�,是典型的固體成像器�。CCD的突出特�(diǎn)是以電荷作為信號(hào),而不同于其它器件是以電流或者電壓為信號(hào)。這類成像器件通過光電�(zhuǎn)換形成電荷包,而后在驅(qū)�(dòng)脈沖的作用下�(zhuǎn)�、放大輸出圖像信�(hào)。典型的CCD相機(jī)由光�(xué)鏡頭、時(shí)序及同步信號(hào)�(fā)生器、垂直驅(qū)�(dòng)器、模�/�(shù)字信�(hào)處理電路組成。CCD作為一種功能器�,與真空管相�,具有無灼傷、無滯后、低電壓工作、低功耗等�(yōu)�(diǎn)。CMOS圖像傳感�的開�(fā)最早出�(xiàn)�20世紀(jì)70 年代��90 年代初期,隨著超大規(guī)�集成電路 (VLSI) 制造工藝技�(shù)的發(fā)�,CMOS圖像傳感器得到迅速發(fā)展。CMOS圖像傳感器將光敏元陣�、圖像信�(hào)放大器、信�(hào)讀取電�、模�(shù)�(zhuǎn)換電�、圖像信�(hào)處理器及控制器集成在一塊芯片上,還具有局部像素的編程隨機(jī)訪問的優(yōu)�(diǎn)。目�,CMOS圖像傳感器以其良好的集成性、低功�、高速傳輸和寬動(dòng)�(tài)范圍等特�(diǎn)在高分辨率和高速場合得到了廣泛的應(yīng)��
1. 分辨率(Resolution):相機(jī)每次采集圖像的像素點(diǎn)�(shù)(Pixels�,對于數(shù)字相�(jī)�(jī)一般是直接與光電傳感器的像元數(shù)對應(yīng)�,對于模擬相�(jī)�(jī)則是取決于視頻制�,PAL制為768*576,NTSC制為640*480�
2. 像素深度(Pixel Depth):即每像素?cái)?shù)�(jù)的位�(shù),一般常用的�8Bit,對于數(shù)字相�(jī)�(jī)一般還�(huì)�10Bit�12Bit等�
3. 幀率(Frame Rate�/行頻(Line Rate):相機(jī)�(jī)采集傳輸圖像的速率,對于面陣相�(jī)�(jī)一般為每秒采集的幀�(shù)(Frames/Sec.),對于線陣相機(jī)�(jī)為每秒采集的行數(shù)(Hz��
4. 曝光方式(Exposure)和快門速度(Shutter):對于線陣相機(jī)�(jī)都是逐行曝光的方�,可以選擇固定行頻和外觸�(fā)同步的采集方式,曝光�(shí)間可以與行周期一�,也可以�(shè)定一�(gè)固定的時(shí)間;面陣相機(jī)�(jī)有幀曝光、場曝光和滾�(dòng)行曝光等幾種常見方式,數(shù)字相�(jī)�(jī)一般都提供外觸�(fā)采圖的功�??扉T速度一般可�10微秒,高速相�(jī)�(jī)還可以更快�
5. 像元尺寸(Pixel Size):像元大小和像元數(shù)(分辨率)共同決定了相機(jī)�(jī)靶面的大�。目前數(shù)字相�(jī)�(jī)像元尺寸一般為3μm-10μm,一般像元尺寸越�,制造難度越大,圖像�(zhì)量也越不容易提高�
6. 光譜響應(yīng)特性(Spectral Range):是指該像元傳感器對不同光波的敏感特性,一般響�(yīng)范圍�350nm�1000nm,一些相�(jī)�(jī)在靶面前加了一�(gè)濾鏡,濾除紅外光�,如果系�(tǒng)需要對紅外感光�(shí)可去掉該濾鏡�
1、工�(yè)相機(jī)的快門�(shí)間非常短,可以抓拍快速運(yùn)�(dòng)的物��
例如,把名片貼在電風(fēng)扇扇葉上,以速度旋轉(zhuǎn),然后用工業(yè)相機(jī)抓拍一張圖像,仍能夠清晰辨別名片上的字�。用一般的相機(jī)來拍�,是不可能達(dá)到這樣效果��
2、工�(yè)相機(jī)的圖像傳感器是逐行掃描�,而一般攝像機(jī)的圖像傳感器是隔行掃描的,甚至是隔三行掃描的�
逐行掃描的圖像傳感器生產(chǎn)比較困難,成品率低,出貨量也�,世界上只有少數(shù)幾�(gè)公司能夠提供這類�(chǎn)品,例如Dalsa、Sony,而且�(jià)格昂�。百萬級逐行掃描ccd的價(jià)格,從人民幣4000元到3萬元不等,其中的技�(shù)參數(shù)繁多,也不在此贅述了。只有采用逐行掃描的圖像傳感器,才有可能清晰抓拍快速運(yùn)功物�。如MV-VD高速工�(yè)�(shù)字相�(jī)、MV-VS系列1394接口CCD工業(yè)相機(jī),無論從�(jià)格還是質(zhì)量都是非常不�(cuò)的�
3、工�(yè)相機(jī)的拍攝速度�(yuǎn)�(yuǎn)高于一般相�(jī)�
工業(yè)相機(jī)每秒可以拍攝十幅到幾百幅圖片,而一般相�(jī)只能拍攝2-3幅圖�,相差太多了�
4、工�(yè)相機(jī)輸出的是裸數(shù)�(jù)(raw data�,其光譜范圍也往往比較�,比較適合�(jìn)行高�(zhì)量的圖像處理算法。例如機(jī)器視覺(Machine Vision)應(yīng)�。而一般的相機(jī)(DSC)拍攝的圖片,其光譜范圍只適合人眼視�,并且經(jīng)過了mjpeg壓縮,圖像質(zhì)量較��
任何東西分類一定有它自己的分類�(biāo)�(zhǔn),工�(yè)相機(jī)也不例外�
1、按照芯片類型可以分為CCD相機(jī)、CMOS相機(jī)�
2、按照傳感器的結(jié)�(gòu)特性可以分為線陣相�(jī)、面陣相�(jī)�
3、按照掃描方式可以分為隔行掃描相�(jī)、逐行掃描相機(jī)�
4、按照分辨率大小可以分為普通分辨率相機(jī)、高分辨率相�(jī)�
5、按照輸出信�(hào)方式可以分為模擬相機(jī)、數(shù)字相�(jī)�
6、按照輸出色彩可以分為單色(黑白)相�(jī)、彩色相�(jī)�
7、按照輸出信�(hào)速度可以分為普通速度相機(jī)、高速相�(jī)�
8、按照響�(yīng)頻率范圍可以分為可見光(普通)相機(jī)、紅外相�(jī)、紫外相�(jī)等�
做圖像處�,處理的對像是從工�(yè)相機(jī)來的圖像,所�,工�(yè)相機(jī)的選擇是不可缺少而且非常重要的一��
首先要弄明白的是自己的檢測任�(wù),是靜態(tài)拍照還是�(dòng)�(tài)拍照、拍照的頻率是多�、是做缺陷檢測還是尺寸測量或者是定位、產(chǎn)品的�?。ㄒ曇埃┦嵌嗌佟⑿枰_(dá)到多少精�、所用軟件的性能、現(xiàn)場環(huán)境情況如何、有沒有其它的特殊要求等。如果是�(dòng)�(tài)拍照,運(yùn)�(dòng)速度是多�,根�(jù)�(yùn)�(dòng)速度選擇最小曝光時(shí)間以及是否需要逐行掃描的相�(jī);而相�(jī)的楨率(拍照頻率)跟像素有關(guān),通常分辨率越高楨率越低,不同品牌的工�(yè)相機(jī)的楨率略有不�;根�(jù)檢測任務(wù)的不�、產(chǎn)品的大小、需要達(dá)到的分辨率以及所用軟件的性能可以�(jì)算出所需工業(yè)相機(jī)的分辨率;現(xiàn)場環(huán)境最要考慮的是溫度、濕�、干擾情況以及光照條件來選擇不同的工�(yè)相機(jī)�
舉例說明:如我們的檢測任務(wù)是尺寸測�,產(chǎn)品大小是18mm*10mm,精度要求是0.01mm,流水線作業(yè),檢測速度�10�/秒,�(xiàn)場環(huán)境是普通工�(yè)�(huán)�,不考慮干擾問題。首先我們知道是流水線作�(yè),速度比較�,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�(jī)械定位的誤差,將視野比物體適�(dāng)放大),假如我們能夠取到很好的圖像(比如可以打背光�,而且我們軟件的測量精度可以考慮1/2亞像素精�,那么我們需要的相機(jī)分辨率就�20/0.01/2=1000pixcel(像素),另一方向�12/0.01/2=600pixcel,也就是說我們相�(jī)的分辨率至少需�1000*600pixcel,楨率在10�/�,因此選�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),楨率�10�/秒以上的即可�
1、工�(yè)�(lǐng)�,如開發(fā)金屬材料及樹脂材料時(shí),用來觀察材料受�?jīng)_擊時(shí)�(nèi)部裂紋產(chǎn)生的方向、狀�(tài)�,可用來分析材料被破壞時(shí)物質(zhì)的結(jié)�(gòu)�
2、體育項(xiàng)目上,如捕捉棒球及高爾夫球擊球時(shí)球的狀�(tài)、與空氣�(chǎn)生的阻力等等�
3、包裝和�(biāo)簽行�(yè)的印刷過程中,能�?qū)崟r(shí)檢測到高速印刷中非常�(xì)微的印刷缺陷。發(fā)�(xiàn)印刷缺陷可以為生�(chǎn)提供有價(jià)值的信息,以便在生產(chǎn)過程中采取措�,減少最終的損失。各種印刷中常見的缺陷如劃痕、灰�、漏印、墨痕和褶皺等都可以輕松被檢測出�。不但提高投資回�(bào)和減少廢品發(fā)�,更提高了客戶滿意度和信任度�
4、在開發(fā)�(chǎn)品和�(yàn)證產(chǎn)品等方面,數(shù)字工�(yè)相機(jī)對被攝物的大小沒有限�,根�(jù)鏡頭的條件,既可拍攝一般物�(zhì),也可用于顯微鏡攝影�