• 分辨率

相机每次采集图像的像素点数,一般对应于光电传感器靶面排列的像元数,如1920*1080。

  • 像素深度

每位像素数据的位数,常见的是8bit,10bit,12bit。分辨率和像素深度共同决定了图像的大小。例如对于像素深度为8bit的500万像素,则整张图片应该有500万*8/1024/1024=37M(1024bit=1KB,1024KB=1M)。增加像素深度可以增强测量的精度,但同时也降低了系统的速度,并且提高了系统集成的难度(线缆增加,尺寸变大等)。

  • 最大帧率/行频

相机采集和传输图像的速度,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)。

  • 曝光的方式和快门速度

工业线阵相机都是逐行曝光的方式,可以选择固定行频和外触发同步的方式,曝光时间可以与行周期一致,也可以设定一个固定的时间;面阵相机有帧曝光、场曝光和滚动曝光几种常见方式,工业数字相机一般都提供外触发采图的功能,快门速度一般可到10ms,高速相机还会更快。

  • 像元尺寸

像元大小和像元数(分辨率)共同决定了相机靶面的大小。目前工业数字相机像元尺寸一般位3μm~10μm,一般像元尺寸越小,制造难度越大,图像质量也越不容易提高。

  • 光谱响应特性

是指该像元传感器对不同光波的敏感特性,一般响应范围为350nm~1000nm,一些相机在靶面前面加了一个滤镜,滤除红外线,如果系统需要对红外感光时可去掉该滤镜。

  • 工业相机噪声

噪声是指成像过程中不希望被采集到的,实际成像目标之外的信号。总体上分为两类,一类是由有效信号带来的散粒噪声,这种噪声对任何相机都存在;另一类是相机本身固有的与信号无光的噪声。它是由于图像传感器读出电路、相机信号处理与放大电路带来的固有噪声,每台相机的固有噪声都不一样。

  • 信噪比

相机的信噪比定义为图像中信号与噪声的比值(有效信号平均灰度值与噪声均方根的比值),代表了图像的质量,图像信噪比越高,相机性能和图像质量越好。


如何选择合适的工业相机:


  • 1. CCD Or CMOS

CCD提供很好的图像质量、抗噪能力,尽管由于增加了外部电路使得系统的尺寸变大,复制下提高,但在电路设计师可更加灵活,更好的提升CCD相机某些特别关注的性能。CCD更适合于对相机性能要求非常高而对成本控制不太严格的应用领域,如天文、高清晰的医疗X光影像、其他需要长时间曝光,对图像噪声要求比较严格的应用场合。

CMOS具有成品率高、集成度高、功耗小、价格低等优点。但本身图像的噪声比较多。目前的CMOS技术不断发展,已经克服了早期的许多缺点,发展到了图像品质方面可以与CCD技术相较量的水平。CMOS适用于要求空间小、体积小、功耗低而对图像噪声和质量要求不是特别高的场合。如大部分辅助光照明的工业检测应用、安防保安应用、和大部分消费性商业数码相机。目前CCD工业相机任然在视觉检测方案中占据主导地位。

  • 2. 合适的分辨率

根据目标的要求精度,反推出相机的像素精度。相机单方向分辨率=单方向视野范围除以理论精度。

例如对于视野大小为10*10mm的场合,要求精度为0.02mm/pixel,则当方向上分辨率=10/0.02=500.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,这样相机单方向分辨率为2000,相机的分辨率=2000*2000=400万,所以选用500万像素的相机即可满足。

  • 3. 足够的相机帧率

当被测物体有运动要求时,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。

  • 4. 合适的镜头

选择的镜头的支持CCD尺寸要大于等于相机CCD传感器芯片的尺寸,另外安装座是C、CS或F型接口也要匹配,同时考虑镜头的工作距离,是否留有足够空间等。

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