机器视觉11-2相机

相机作用:工业相机 是机器视觉系统的重要组成部分最本质的功能就是通过CCD或CMOS成像传感器将镜头产生的光信号转变为有序的电信号并将这些信息通过相应接口传送到计算机主机工业相机分类目前业内没有对相机进行明确的分类定义以下分类是根据相机使用习惯进行的大致分类按芯片工艺CCD、CMOS按传感器类型线阵相机、面阵相机按图像模式彩色相机、黑白相机CMOS相机特点CMOS的制造成本和功耗低:CMOS芯片有卷帘式曝光逐行曝光和全局式曝光帘式曝光适合拍摄静止物体运动物体有拖影全局式曝光可以拍摄静止或运动物体。CDD相机特点CCD的制造成本和功耗高:色彩还原性相对较强图像锐利度、清晰度好;CCD芯片曝光方式一般为帧曝光或全局曝光可拍摄静止或运动物体。线阵相机线阵相机使用的线扫描传感器通常只有一行感光单元少数彩色线阵使用三行感光单元的传感器线阵相机每次只采集一行图像应用场景1.相机和物体间要有相对运动才能成像.2.连续检测且要求成像精度高3.线阵相机通常用行频为单位 KHz,如 12KHz 表示相机在 1 秒钟内最多能采集 12000 行图像数据面阵相机面阵相机是以“面”为单位来进行图像采集的成像工具可以在短时间内曝光、一次性获取完整的目标图像应用场景相机和物体间静止和运动都可能成像应用面较广如面积、形状、尺寸、位置甚至温度等的测量帧率 为单位工业相机主要参数传感器尺寸‌CCD尺寸是指感光器件的面积大小它决定了数码相机捕获光子的数量和感光性能。CCD和CMOS是数码相机中用来感光成像的部件较大的CCD尺寸通常能提供更好的图像质量和更低的噪点 例如1/1.7英寸的CCD比1/2.5英寸的CCD在相同像素下表现更好。尺寸表示的是感光器件的对角线长度像素定义就是CCD/COMS上光电感应元件像元的数量一个感光元件经过感光、光电信号转换,在输出的图片上就形成了一个点这些点就是构成像素影像的最小单位“”(Pixel)分辨率相机每次采集图像的所有像素点数Pixels 即为相机分辨率。分辨率由相机所采用的芯片分辨率决定是芯片阵列排列的像元数量对于面阵相机来说水平分辨率和垂直分辨率相乘即为相机的分辨率。目前常用的相机分辨率有30万80万130万200万500万等帧率/行频相机采集传输图像的速率对于面阵相机一般为每秒采集的帧数帧率Frames/Sec.对于线阵相机为每秒采集 的行数行频Hz。帧相机每秒最多可以拍摄的照片张数.像素深度即每个像素数的位数对于黑白相机来说像素深度定义灰度由暗到亮的灰阶数。一般常用的是8Bit对于数字相机机一般还会有10Bit、12Bit等像元尺寸指相机芯片上每个像元的实际物理尺寸常见的有3.45um(微米),3.75um,4.4um,4.65um,6.45um,7.4um,9.6um等。快门速度控制曝光时间一般可到10微秒。常用的电子快门有二种工作方式 global shutter帧曝光rolling shutter逐行曝光。帧曝光是所有像素同时曝光曝光周期由预先设定的快门时间确定。逐行曝光方式下按行曝光像素整个图像曝光需要一定的时间对于高速运动的物体会造成图像模糊变形数据接口https://www.zhihu.com/question/266002973/answer/3522191731S3案例以下是海康机器人 MV - CU013 系列工业面阵相机技术参数各项含义性能参数- 传感器类型表明相机图像传感器为 CMOS 材质且是全局快门全局快门可让传感器所有像素同时曝光减少运动模糊适合高速运动物体拍摄 。- 像元尺寸指传感器单个像素的大小4.8μm×4.8μm 像元尺寸影响成像质量与光线捕捉能力尺寸大通常对弱光更敏感 。- 靶面尺寸1/2” 是传感器感光区域的规格关乎镜头适配及成像视角等靶面尺寸与镜头搭配影响拍摄范围 。- 分辨率1280×1024 即图像横向 1280 个像素、纵向 1024 个像素决定图像清晰程度与细节呈现能力 。- 最大帧率MV - CU013 - A0GM 为 113fps1280×1024 Mono 8黑白模式下每秒最多采集 113 帧 1280×1024 分辨率、8 位单色数据 MV - CU013 - A0GC 为 91.3fps1280×1024 Bayer GB 8彩色模式下每秒最多采集 91.3 帧对应分辨率、 Bayer 彩色编码 8 位数据 帧率越高捕捉快速运动物体能力越强 。- 动态范围54dB 体现相机捕捉从暗到亮场景细节的能力数值越高亮部与暗部细节保留越丰富 。- 信噪比40.6dB 信号与噪声的比值比值越高图像受噪声干扰越小、画质越纯净 。- 增益0dB - 16dB 用于调节图像亮度增益提高可让暗部变亮但过高会引入更多噪声 。- 曝光时间10μs - 10sec微秒到秒控制传感器接收光线时间短曝光适合高速运动防模糊长曝光可捕捉弱光场景 。- 快门模式支持自动、手动、一键曝光自动模式相机根据光线自动调曝光手动模式用户自定义一键曝光方便快速设置 。黑白/彩色区分相机成像色彩类型A0GM 是黑白A0GC 是彩色 。- 像素格式Mono黑白相机的像素数据格式不同数值代表不同位深等编码 、Bayer GB彩色相机基于 Bayer 阵列的色彩编码格式 影响图像数据存储与处理方式 。- Binning支持 1×12×24×4 通过合并相邻像素提高灵敏度、降低分辨率比如 2×2 是将 2×2 像素合并为 1 个增强弱光成像 。- 下采样支持 1×12×24×4 对图像像素抽样降低分辨率可减少数据量、加快处理速度 。- 镜像支持水平、垂直镜像输出用于翻转图像适配特殊安装或观测需求 。电气特性参数- 数据接口Gigabit Ethernet兼容 Fast Ethernet 通过以太网传输图像数据千兆网兼容百兆保障数据高速传输 。- 数字 I/O6 - pin P7 接口的电源与 I/O 配置用于相机与外部设备如触发器、灯的开关量信号交互实现同步控制等 。- 供电9 - 24VDC 直流供电可选 PoE以太网供电 方便不同供电环境部署 。- 典型功耗1.8W12VDC 相机正常工作时大概功耗关乎电源适配与散热设计 。结构参数- 镜头接口C - Mount 是相机与镜头的连接标准方便适配 C 口工业镜头 。- 外形尺寸29mm×29mm×42mm 相机物理大小影响安装空间适配 。- 重量约 100g 相机质量关乎安装承重等要求 。- IP 防护等级IP30正确安装镜头和线缆时 防护灰尘与外物侵入IP30 表示防直径2.5mm 固体异物无防水能力 。- 温度工作温度 0 - 50℃ 储藏 - 30 - 70℃ 明确相机正常工作与存放的温度范围 。- 湿度20% - 95%RH 无冷凝规定工作环境湿度避免冷凝水损坏相机 。一般规范参数软件支持 MVS 或第三方兼容 GigE Vision 协议软件MVS 是海康配套软件也可借通用协议对接其他视觉软件 。- 操作系统兼容 Windows多版本 32/64 位 、Linux32/64 位 、MacOS64 位 适配不同系统开发与应用环境 。- 协议/标准遵循 GigE Vision V2.0千兆网视觉通信协议 、GenICam通用相机接口标准 保障相机与其他设备/软件的兼容性、互操作性 。- 认证RoHS环保认证限制有害物质 、CE欧洲安全等认证 、FCC美国电磁兼容认证 、KC韩国认证 表明符合对应地区/领域的合规要求 。3D相机https://www.cognex.cn/zh-cn/products/machine-vision/3d-machine-vision-systems