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高速工业相机选型分析

高速工业相机选型分析

2018/6/4 9:32:21

机器视觉项目中,有些需要抓拍流水线上高速运动的工件,因此对工业相机的要求特别高,高速工业相机的选型就非常重要了。本文对高速工业相机的选型要素进行了详细分析。

 

一、确定精度要求

此要求的筛选跟跟普通工业相机选型方法一样,在此不作赘述。

 

二、相机颜色确定

如果视觉项目中要拍摄物体的颜色特征,就必须用颜色还原性比较好的相机,例如高质量的CCD或者3CCD相机,与颜色无关的项目一般情况下采用黑白相机,情况不是绝对的,有些要检测的特征可能在彩色图片里能够更好的显现产生对比,此时也可能考虑使用彩色相机。

 

三、曝光时间,如何拍摄运动的物体—-敲黑板:重点

工业相机在拍摄运动物体的时候,需要克服的最重要的问题是拖影,拖影是在曝光的时候,拍摄目标与摄像系统之间存在相对运动形成的,因为这种相对运动导致芯片上形成的图像一直在变化,各个部位的像元在曝光的过程中受到来自物体不同位置成像的影响,最终形成的图片是一个连续变化图像空间内图片的叠加。

 

物体只要是运动的,拖影就一定会有的,不同的项目类型,对拖影相对长度的限制不尽相同,对于尺寸测量的项目,拖影对测量精度会有严重影响,为了降低拖影对图像质量的影响,就会要求拖影长度尽可能短,例如不超过1/3像素,或者不超过一个像素等,而对于识别、计数等相关的项目则对拖影的要求会相对宽松些,这些要求一般情况下如此,并非绝对,具体看实际项目情况去判定。

 

运动速度和曝光时间是直接影响拖影的两个因素。为了保证图像中的拖影不超过s单位像素,则需要做到:

1.芯片上光学像在曝光时间内移动的位置不超过s单位像素;

2.物体与成像系统之间在曝光时间内相对移动(垂直于光轴平面内)距离不超过s单位的系统精度。

光像对芯片移动速度Vs与物体运动速度Vp之间关系为:

 

其实:光学系统中物方和像方所有的一维参数都是如上比例关系。

例如:某系统的拍摄精度是0.1mm/像素,相机曝光时间是1/2000秒,拍摄物体运动速度是10mm/s,这样目标在曝光时间内物体运动的距离是0.005mm<<0.1mm,因此可以用该系统拍摄。

 

总结起来,一般情况下就是保证:

物体运动速度Vp 曝光时间Ts<允许最长拖影S单位系统精度

因此对于运动速度比较快的物体拍照,为了防止长的拖影就需要极短的曝光时间,会选用较好的CCD相机,因为通常的CCD相机感光比较好,可以实现短时间曝光,但并不是说一定要使用CCD相机,如果光轴很强且速度不是很快,可以用CMOS相机,(全局曝光)有的CMOS相机是帧曝光的,总体感光效果也比较好,也是拍摄运动物体的比较好的选择,具体怎么选择按上面量化要求即可。

 

四、帧率

帧率即相机每秒钟可以捕捉的图像数量。一般决定于图像大小、曝光时间等,是相机的一个重要指标,相机帧率必须保证能够拍摄到系统要求时间间隔最短的两张图片,否则就有可能造成丢帧等现象,进而漏检某些产品。

   

其他因素如数据接口,镜头接口,芯片大小等与抓拍高速运动物体无关,可参考一般相机的选型办法。

审核编辑(
王静
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