工業視覺系統中工業相機的選型維度
機器視覺系統是通過聲波、電磁輻射等時空模式進行探測和感知,對所獲得的圖像自動分析處理、測量,做出定性解釋和定量分析,得到有關目標物體場景的某種認識並做出相應決策的有機整體。工業相機作為機器視覺系統中的關鍵硬件之一,其選型至關重要。
工業相機最本質的功能就是將光信號轉變成有序的電信號。工業相機工作過程可以概括為圖像收集、光電轉換、信號處理。通過鏡頭收集被攝物的反射活透射光線,將其聚焦在圖像傳感器上(CCD或CMOS);傳感器將光信號轉換為電信號;轉換後的電信號經過放大器進行放大,並通過模數轉換器(ADC)將模擬信號轉換為數字信號,這些數字信號經過處理後形成數字圖像數據,傳輸給計算機等設備進行後續分析。


工業相機選型時要考慮的幾個維度:
1、面陣還是線陣
面陣工業相機是一次曝光可獲取一整幅二維圖像,測量結果直觀,但是單幀圖像的視野和解像度受物理像素數量限制,要同時看很大範圍又看很細,需要多相機或犧牲效率。
線陣工業相機是像素呈單行或幾行排列,通過運動來構建二維圖像。在運動方向上可實現超高解像度,視野理論上無限長。但是對系統的同步控制要求極高。
面陣相機適合絕大多數對靜態或低速物體進行直觀檢測的場景;線陣相機專為高速運動、連續表面或需要超大視野、超高精度的特殊場景使用。
2、黑白還是彩色
黑白相機僅記錄光的強度(灰度)信息,解像度更高、細節更清晰,幀率更快,對紅外等可見光更敏感。但是不能提供顏色信息。
彩色工業相機能提供直觀的顏色信息,但是插值計算會引入偽色和細節損失。
3、全局快門or捲簾快門
全局快門是通過全局複位信號來實現所有像素的同時曝光和信號暫存。
它是精確測量和高速視覺引導的“剛需”,能保證運動物體邊緣位置的精確性。但是同樣尺寸下,動態範圍和靈敏度會略低於同規格的捲簾快門傳感器。
捲簾快門的傳感器逐行(或逐列)進行曝光,每行的曝光時間點有微小差異。像素結構簡單,靜態畫質潛力更佳,擁有出色的低照表現與動態範圍。但是易發生果凍效應,在頻閃光源下拍攝可能還會出現部分畫面亮、部分畫面暗的條帶現象。
4、視野
工業相機的視野(Field of View, FOV)是指相機通過鏡頭能夠觀測到的實際物體區域範圍,通常用寬度(FOVw)和高度(FOVh)表示,單位為毫米(mm)。
5、精度
工業相機的精度並非單一固定值,而是取決於具體應用場景、系統配置和測量需求。
像素級精度是指單個像素對應的實際物體尺寸,計算公式為:
像素精度 = 視野範圍 / 相機解像度
6、芯片尺寸
工業相機的芯片尺寸(也稱傳感器尺寸或靶面尺寸)是指感光芯片的物理大小,通常以英吋(如1/2.3″、1″、2/3″等)或毫米(如12.8mm × 9.6mm)表示。
7、數據接口
根據帶寬(速度)、距離、成本和穩定性要求綜合選擇接口。GigE 適用於大多數工廠自動化場景;USB3 適合桌面和短距離應用;Camera Link 和 CoaXPress 則面向高端高速需求。


















