与普通相机相比,视觉传感器在图像稳定性、抗干扰性和数据传输方面具有更高的优势,是机器视觉系统的核心部分。视觉传感器的综合性能决定了机器视觉系统的稳定性。
首先判断机器的视觉应用需求,根据视野范围和检测精度确定相机的分辨率,根据拍摄对象的速度是静止还是运动来确定使用CCD或CMOS,相机帧率根据拍摄图像的单位时间要求来确定。根据项目现场环境,确定使用USB或千兆网等连接方式。
选择相机时要注意哪些参数值?
1、相机类型
对于静态检查或一般低速检查,首选面阵摄像头,考虑使用线阵摄像头进行大幅度高速运动或滚轮等运动的独特应用。根据测试速度,选择摄像头的帧率必须大于物体运动的速度,必须在摄像头的曝光和传输时间内完成。
2、相机分辨率
假设项目的测量精度和视线大小,那么我们选择的相机像素的计算关系如下:
相机分辨率(L/W)≥视场(L/W)/精确度。如果项目要求视线为100mm*75mm,精度等级为0.05mm,则相机的像素长度为100/0.05=2000PIX,即相机需要2000*1500=300000=3000万像素。这只是相机的像素精度,并不意味着整个系统的精度都这么高,还有其他的精度要考虑,比如镜头的分辨率,系统的抖动,光源的波长等等。
相机的像素精度必须高于系统要求的精度,才能有实际的检测意义。亚像素精度的提高对实际测量影响不大,无法有效解决精度不足的问题。一般来说,如果条件允许,我们会要求将相机的分辨率提高到一个数量级,或者将相机的像素精度提高到一个数量级。
例如上面的例子,项目所需的测量精度要求为0.05mm,那么我们的相机精度至少为0.05mm/m。Pixel,能够达到0.005mm/Pixel是非常理想的。但是提高到0.005mm/PixelPixel,长方向需要20000像素,宽方向需要15000像素,所以相机的像素需要30000万像素,目前基本不可能达到这样的面阵相机分辨率。
所以,我们可以考虑使用16K线阵相机等,或将视野缩小到50*37.57.mm,将原来的100*75mm视野分为四个区域进行拍摄,可以通过一个相机移动四个或四个相机进行各自的拍摄。
3、相机帧率
相机的帧率决定了设备的检测效率。如果相机的帧率是30FPS,每秒最多拍摄30次。如果相机的速度是120FPS,如果算法足够快,每秒最多检查120个产品。
一般来说,相机的分辨率越小,同一接口的帧率越高,分辨率越高,帧率越小。帧率*分辨率≤总线带宽,即当接口一定(总线带宽明确表示),分辨率一定时,帧率也有其最高值。也就是说,如果相机的分辨率很快,如果相机的帧率很高,就需要找到带宽更大的总线,也就是相机的输出接口。
4、摄像机输出接口
在相同的像素环境下,各种接口的总线的相机帧率是不同的。一般来说,Camera Link>USB3>GIGE>1394B>USB2,1394A。现在Camera 在Link总线上,USB3的理论速度已经达到了5Gbps,也就是640MB,从实际表现来看,应该有80%的有效带宽,也就是512M上下的总带宽可以实际传输,这样如果一个500万像素的相机,每个图像都是5M,那么每秒也可以达到100帧,速度也非常快。而且对GIGE千兆网相机来说,500万像素的相机,很快就能达到23FPS。1394B的500万像素相机可达到13FPS,USB2,1394A一般为5~6帧。
5、摄像机的曝光时间
相机的最小曝光时间可以决定目标的运动速度。另一方面,目标的运动速度要求相机的最小曝光时间。假设我们的目标运动速度是1毫米/S,测量精度为0.01毫米//pixel,因此,必须考虑的是,物体运动所造成的拖影必须小于0.01mm的精度,目标移动0.01mm,需要10ms的时间,这就要求相机的曝光时间必须小于10ms,如果大于这一曝光时间,那么仅仅是物体运动所造成的模糊就会大于0.01,此时我们的精度已不能达到0.01。