如何挑選合適的視覺(jué)檢測(cè)工業(yè)相機(jī)

　　工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)越來(lái)越被廣泛應(yīng)用，針對(duì)各式應(yīng)用也延伸出不同的需求，而相機(jī)選型向來(lái)執(zhí)行計(jì)劃前相當(dāng)重要的前導(dǎo)之一。工業(yè)相機(jī)僅是機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的代表之一。在整個(gè)機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)中，光源、鏡頭、相機(jī)，相互制約，但其中的較關(guān)鍵是工業(yè)相機(jī)。伴隨相機(jī)支持技術(shù)的快速發(fā)展，特別是CCD與CMOS，他們對(duì)于高分辨率工業(yè)相機(jī)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生的現(xiàn)實(shí)意義非同尋常。

　　根據(jù)以下幾項(xiàng)基本條件將幫助您更有效率的篩選出您所需要的相機(jī):

　　1、彩色V.S黑白

　　一般來(lái)說(shuō)，黑白相機(jī)的精度會(huì)比彩色相機(jī)來(lái)得高，噪聲較低，假如您的受測(cè)物不須檢驗(yàn)顏色差別，黑白相機(jī)會(huì)是較佳的選擇，特別物體表面檢測(cè)，由黑白相機(jī)拍攝的圖像準(zhǔn)確度以及細(xì)節(jié)呈現(xiàn)上通常會(huì)比彩色相機(jī)來(lái)的高許多。

　　小知識(shí):無(wú)論是透過(guò)CCD還是CMOS圖像傳感器，形成圖像皆為黑白。為了呈現(xiàn)彩色圖像，傳統(tǒng)的方式透過(guò)三稜鏡使用三片感光元件將三張圖像合成彩色的圖像。但因此方法造價(jià)高昂，現(xiàn)大部分方式為在原始CMOS及CCD傳感器前置入一塊濾光片(拜爾濾光片)，濾光片上的濾光點(diǎn)與傳感器上的像素一一對(duì)應(yīng)。在相同分辨率下，黑白相機(jī)的準(zhǔn)確度及精度會(huì)高許多，對(duì)于需要邊緣檢測(cè)及細(xì)節(jié)瑕疵檢測(cè)的應(yīng)用會(huì)是較佳的選擇。

　　2、傳感器 (CCD V.S. CMOS)

　　圖像傳感器主要分為CCD和CMOS兩種。CCD和CMOS圖像傳感器感光原理類似，它們的主要差異在數(shù)位訊號(hào)傳送方式的不同。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)和工作原理的差異，使CCD和CMOS圖像傳感器具有不同的特性。CCD圖像傳感器在靈敏度、分辨率，以及噪聲控制等方面均優(yōu)于CMOS圖像傳感器，CMOS圖像傳感器則具有低成本、低耗電以及高整合度的特性。近兩年CMOS圖像傳感器的技術(shù)也漸漸改善分辨率及噪聲控制較弱的缺點(diǎn)，可作為選型之初的優(yōu)先選擇。

　　3、全局快門V.S 卷簾快門

　　全局快門通過(guò)芯片上每行像素全部在同一時(shí)間進(jìn)行曝光，傳感器的所有像素點(diǎn)同時(shí)收集光線，同時(shí)曝光。當(dāng)預(yù)設(shè)的曝光時(shí)間到了，傳感器停止收集光線，并將曝光圖像轉(zhuǎn)成電子圖像。而卷簾快門的方式則為當(dāng)芯片開(kāi)始曝光的時(shí)候，感光元件逐行按照順序感測(cè)，從上到下每一行都曝光完成為止，再進(jìn)行影像輸出，每一行的曝光時(shí)間不同。由于卷簾快門曝光時(shí)間較全局快門長(zhǎng)，在拍攝移動(dòng)物體時(shí)，可能會(huì)因速度過(guò)快而拉長(zhǎng)影像造成模糊拖影，全局快門曝光時(shí)間更短，能解決圖像拖影現(xiàn)象。然而相較于卷簾快門，傳統(tǒng)全局快門噪點(diǎn)較高，隨著技術(shù)升級(jí)，全局快門生成的影像水平已追上卷簾快門。

　　4、相機(jī)接口

　　當(dāng)前工業(yè)相機(jī)最主要可分為USB相機(jī)、GigE相機(jī)以及Camera Link等三種。Camera Link相機(jī)規(guī)格較高，但價(jià)格也相對(duì)高出許多。大多檢測(cè)目前仍以USB及GigE為主要推薦，在此就先以USB及GigE接口做簡(jiǎn)易比較，GigE相機(jī)能提供長(zhǎng)距離的傳輸距離；而USB相機(jī)則可隨插即用、性價(jià)比高，傳輸快速。如何挑選適合的相機(jī)，端看使用者的需求。

　　小知識(shí)：以正常規(guī)格來(lái)看，有效傳輸距離USB相機(jī)達(dá)3公尺，GigE相機(jī)則可達(dá)100公尺。

　　5、分辨率

　　分辨率的需求因應(yīng)用方案與受測(cè)物的工作距離、尺寸、視野范圍、精度等等相關(guān)。選擇相機(jī)分辨率該達(dá)多少數(shù)值時(shí)，會(huì)先了解受測(cè)物的視野范圍及工作距離，而有些時(shí)候，使用者也會(huì)先行要求必須達(dá)多少精度，依據(jù)這些條件來(lái)計(jì)算所需的分辨率須達(dá)多少。舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)拍攝視野范圍為8*6mm，工作距離設(shè)定為100mm，精度要求為0.005mm，則分辨率至少得落在:(8/0.005)*(6/0.005)=1,920,000，則至少要選擇1.9 MP以上的相機(jī)，鏡頭選擇60mm較為適合(以下圖圖示及公式做為參考)。然而因價(jià)格因素及幀速要求，因?yàn)橥ǔ７直媛试礁邘俾氏鄬?duì)越低，故使用者須自行斟酌取舍，但如果受測(cè)物為精密器材，則又令當(dāng)別論，端看應(yīng)用需求。

　　6、幀速率 (速度)

　　幀速率為每秒能捕捉或采集的幀(張)數(shù)，為另一選型重點(diǎn)，工業(yè)相機(jī)因?yàn)橐蹲絼?dòng)態(tài)的受測(cè)物(無(wú)論是在生產(chǎn)線上或移動(dòng)中物體)，所以幀速率會(huì)比消費(fèi)型相機(jī)或網(wǎng)絡(luò)相機(jī)(webcam)要來(lái)的高些。以幀速率挑選相機(jī)時(shí)，需要挑選比受測(cè)物移動(dòng)速度稍高一點(diǎn)的幀速率，但也無(wú)須超過(guò)太多。一般來(lái)說(shuō)，分辨率越高，則幀速率越低。

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