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快速制定视觉硬件图像采集——相机

更新时间:2019-07-20阅读:8次信息来源:摘要

       任何机器视觉检测项目方案大体都由三部分组成:图像采集方案,图像处理方案,机构平台方案。这三部分的方案的执行既有先后实施的顺序又需要统筹的去考虑,采集图像是第一步,有了图像才能去计算去处理,有了处理的结果才能通讯后续机构的执行,无论是人手工、机械手、流水线等,只有完全执行完毕,一个视觉检测任务才算是结束。但这三者的方案往往又需要统一去考虑,才能保证彼此衔接实施的顺畅和效率。比如说图像采集方案里采集图片的效率和方式要考虑图像处理的效率和机构平台的运作方式,速度要衔接;采集图像的区域分割要考虑图像处理的精度和机构平台的空间和布局;因此一个视觉方案的完成需要针对客的真实需求做全面的剖析和评估,针对客户的精度要求、效率要求、硬件平台的要求、硬件成本的要求等做分析和平衡,得出最优化的视觉方案和客户讨论确定后才能开始实施。但这个过程往往需要很多技术人员做很多工作,项目负责人往往会反复的和客户沟通协商后才能实现。在今天很多视觉公司都在争取一个项目的时候,谁能够更快更好的完成这一系列工作,无疑在同行竞争的过程中就占得先机,因此,我们今天就来讨论一下这里面非常重要的一环——如何快速制定视觉硬件图像采集(相机)方案。


       相机:这里都是指工业相机,工业相机根据工作方式分为线阵、面阵;线阵相机根据芯片尺寸大小分为(2K、4k、6k、8K、12k、16k等);面阵相机根据芯片尺寸大小分为(1/3”,1/2”,1/2.3”,1/2.5”,2/3”,1”,1.2”,全画幅等);根据芯片的制作工艺又分为CCD和CMOS;根据相机的接口又分为C,F,M58,M72等;不同芯片尺寸有时又会对应不同的分辨率大小,不同的像元尺寸,不同的帧率等;根据工作光学波段又可分为红外、近红外、可见光、紫外等;目前市面上的工业项目门类和种类非常多,采用同样感光芯片的工业相机又有非常多的厂家品牌,如何选择合适项目应用的相机对视觉项目来说是非常重要的。我们可以通过以下几个点来找到选择相机的方式。1、根据项目检测的视野大小和理论精度来计算相机的分辨率。2、根据检测的工作方式(运动/静止)来选择相机的曝光方式。3、根据经验和镜头的精度来对应合适的像元尺寸。4、根据检测效率的要求来选择合适的帧率。5、根据应用光照环境来选择合适的工作波段。6、根据检测的要求来确定黑白或彩色。


       图像传感器的单个像素(像元尺寸)越大捕捉光线的能力越好,各像素间的干扰小,信噪比低,能记录更多的图像细节,相同条件下,更加胜任弱光条件下的感光。例如同样像素的工业CCD相机,CCD芯片尺寸是1/2的必定比1/3的成像质量更好。


合适的分辨率


       相机能够捕捉到的细节度称为分辨率,用像素来衡量。相机的像素越多,能够拍摄的细节就越多,图像也就可以越大而不变得模糊或产生“颗粒”。根据目标的要求精度和视野大小,反推出相机的像素精度。

计算出满足要求的相机分辨率:

相机分辨率(L/W)=视场(L/W)/精度


       例如对于视野大小为40*30mm的场合,要求精度为0.1mm/pixel,则当方向上分辨率=40/0. 1=400.然而考虑到相机边缘视野的畸变以及系统的稳定性要求,一般不会只用一个像素单位对应一个测量精度值,一般选择倍数为4或者更高,这样相机的分辨率=1600*1200=200万,所以选用200万像素的相机即可满足。


足够的相机帧率


        帧率是指相机每秒采集图像的能力,单位FPS(帧/秒)当被测物体有速度(运动拍摄、多数量拍摄)要求时,要选择帧数较高的工业相机,一般来说分辨率越高,帧数越低。


工业相机的输出接口:


        目前工业相机数据传输接口方式有很多种,包括1394、CameraLink接口、USB接口、Gige接口等。


        一般在做尺寸测量的项目时,尤其是轮廓尺寸测量时,往往需要背光照明,图像需要取到灰度轮廓,为了避免镜头色差的影响,避免彩虹光晕对特征提取的影响,我们会考虑用单色光成像,在这种单色光成像的项目里我们肯定会排除彩色相机,且相机工作效率越接近系统使用波段就越理想。
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