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機器視覺工業相機的分類及各相機之間的區別有哪些?

2020-05-07 17:12:47 責任編輯: xianshuanghong.com 0

  一、機器視覺相機的分類


  1、根據相機芯片分類,可以分為CMOS相機和CCD相機;


百万文字论坛500505com-500505百万文字论坛转载各坛-500606百万文字论坛跑狗图-500308百万文字论坛转载-500507百万综合文字论坛资料  2、根據掃描方式,可以分為隔行掃描相機和逐行掃描相機;


  3、根據輸出信號,可分為模擬相機和數字相機;


  4、根據傳感器的結構特點,可分為面陣相機和線陣相機。


  二、機器視覺相機的特性及各相機的區別


  1、CCD(電荷耦合器件)


  目前,常用的CCD有三種結構,全幀轉移,幀傳輸和隔行轉移。


  (1)隔行轉移


百万文字论坛500505com-500505百万文字论坛转载各坛-500606百万文字论坛跑狗图-500308百万文字论坛转载-500507百万综合文字论坛资料  在這三種結構中,隔行轉移是最常用的一種,并且大多數中低端產品都使用此方法。


  (2)全幀轉移


百万文字论坛500505com-500505百万文字论坛转载各坛-500606百万文字论坛跑狗图-500308百万文字论坛转载-500507百万综合文字论坛资料  全幀轉移結構最簡單,感光區域和存儲區域在一起,可以獲得100%的填充系數。缺點是在讀取期間需防止外部光進入以避免光泄漏。這可以通過使用機械快門,頻閃燈或使曝光時間長于讀出時間來最大程度地減少漏光來實現。


  (3)幀傳輸


  幀傳輸結構是感光區域和存儲區域完全分開并且具有相同的尺寸。曝光后的信號電荷以非常快的速度(通常小于幀周期的1%)傳輸到存儲區域,然后逐行輸出。顯然,幀傳輸傳感器可以獲得100%的填充因子,并且在讀取過程中,它可以曝光下一幀。缺點是芯片尺寸大且成本高。

工業相機


  2、CMOS(互補金屬氧化物半導體)傳感器


  CMOS傳感器和CCD傳感器的原理在感光部分相同。區別在于,在每個像素單元中,除了感光部分之外,還有放大器和讀出電路部分。還集成了尋址電路、放大器和A/D。


  3、CCD和CMOS的主要性能比較


百万文字论坛500505com-500505百万文字论坛转载各坛-500606百万文字论坛跑狗图-500308百万文字论坛转载-500507百万综合文字论坛资料  (1)滿阱容量差異:由于CMOS傳感器的每個像素都包括一個光敏二極管,放大器和讀出電路,并且整個傳感器還包括一個尋址電路和A/D,使得每個像素的光敏面積比像素本身的表面積小得多。因此,在相同像素尺寸下,CMOS傳感器的滿阱能力低于CCD傳感器。


  (2)成本差異:由于CMOS傳感器在一般的半導體電路中使用最常用的CMOS工藝,可以輕易將周邊電路(例如AGC,CDS,定時或DSP等)集成到傳感器芯片中,因此可以節省外圍芯片的成本。


百万文字论坛500505com-500505百万文字论坛转载各坛-500606百万文字论坛跑狗图-500308百万文字论坛转载-500507百万综合文字论坛资料  4、工業逐行掃描相機和隔行掃描相機之間的區別


百万文字论坛500505com-500505百万文字论坛转载各坛-500606百万文字论坛跑狗图-500308百万文字论坛转载-500507百万综合文字论坛资料  隔行掃描和逐行掃描只是不同的數據處理方法。它是提取奇數行數據以形成圖像輪廓,然后用偶數行數據進行補充。由于當時的技術限制,數據處理速度無法跟上,因此隔行掃描方法用于連續圖像。盡管從技術角度來看逐行掃描CCD更好,但是由于相同尺寸的CCD像素的不斷增加,CCD中的信號傳輸路徑無法適應一次性逐行掃描得到的大量數據,將導致圖像處理速度下降。因此,隔行掃描技術在高分辨率數碼相機中的應用正在增加。


  5、工業模擬相機和數碼相機的區別


百万文字论坛500505com-500505百万文字论坛转载各坛-500606百万文字论坛跑狗图-500308百万文字论坛转载-500507百万综合文字论坛资料  模擬相機和數字相機之間的區別在于,模擬相機的視頻輸出使用模擬電信號傳輸視頻信號。該相機通常用于閉路電視,或連接到用于數字視頻波形的采集卡。數碼相機內部有一個A/D轉換器,數據以數字形式傳輸,可以直接在計算機或電視屏幕上顯示,因此數字相機可以避免傳輸過程中的圖像衰減或噪聲。


  6、面陣相機和線陣相機的區別


  (1)線陣相機


  線陣CCD工業相機主要用于工業,醫療,科研和安全領域的圖像處理。在機器視覺領域,線陣工業相機是一種特殊的視覺機器。與面陣工業相機相比,其傳感器只有一行感光元件,因此可以實現高掃描頻率和高分辨率。線陣相機的典型應用領域是檢測連續材料,例如金屬,塑料,紙張和纖維。被檢測物體通常以均勻的速度移動,并且使用一個或多個工業相機逐行連續掃描它,以實現整個表面的均勻檢測。可以逐行處理圖像,也可以處理由多行組成的面陣圖像。此外,線陣相機非常適合測量場合,這歸功于傳感器的高分辨率,它可以精確地測量千分尺。


百万文字论坛500505com-500505百万文字论坛转载各坛-500606百万文字论坛跑狗图-500308百万文字论坛转载-500507百万综合文字论坛资料  顧名思義,線陣工業相機是“線”形的。盡管它也是二維圖像,但它卻非常長,有幾K長,寬度卻只有幾個像素。通常,這種相機僅在兩種情況下使用:首先,所測量的視野是一條細長的帶狀,通常用于在滾軸上進行檢測的問題。第二,需要大視野或高精度。


  在需要非常大的視野或高精度的情況下,有必要使用激發裝置多次激發相機,拍攝多張照片,然后將拍攝的多張“條形”圖像合并為一張大圖片。因此,要使用線陣工業相機,必須使用可支持線陣工業相機的采集卡。線陣工業相機價格昂貴,并且在大視野或高精度檢測的情況下,檢測速度也較慢,一般工業相機圖像為400K?1M,并且合成圖像為幾M這么大,速度自然很慢。


  (2)面陣相機


  相機像素是指該相機中有多少個感光芯片,通常以一萬為單位表示,并排列成矩陣,例如300萬像素,200萬像素,百萬像素和40萬像素。百萬像素工業相機的像素矩陣為W*H=1000*1000。


  工業相機分辨率是指代表實際物體大小的像素,并且為um*um。值越小,分辨率越高。


百万文字论坛500505com-500505百万文字论坛转载各坛-500606百万文字论坛跑狗图-500308百万文字论坛转载-500507百万综合文字论坛资料  FOV是指相機實際拍攝的區域,以mm×mm表示。FOV由像素數和分辨率確定。對于同一臺攝像機,分辨率越大,其FOV越小。例如,一個分辨率為20um的1K*1K攝像機,他的FOV=1K*20×1k*20=20mm×20mm,如果他使用30um分辨率,則他的FOV=1K*30×1k*30=30mm×30mm。


  在圖像中,圖像細節的性能不是由像素數決定的,而是由分辨率決定的。分辨率取決于所選鏡頭的焦距。對于同一臺攝像機,如果選擇焦距不同的鏡頭,則分辨率會有所不同。如果使用20um的分辨率,則對于1mm*0.5mm的部分,其總共占1/0.02×0.5/0.02=50×25像素。如果使用30um的分辨率,則意味著相同的分量具有1/0.03×0.5/0.03=33×17像素。顯然,就圖像細節而言,20um的分辨率優于30um的分辨率。


  由于像素數量不能確定圖像的分辨率(清晰度),因此大型像素工業相機有什么好處?答案只有一個:減少拍攝數量并提高檢測速度。