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    机器视觉工业相机的分类及各相机之间的区别有哪些?

    2020-05-07 17:12:47 责任编辑: www.emarketschool.com 0

      一、机器视觉相机的分类


      1、根据相机芯片分类,可以分为CMOS相机和CCD相机;


      2、根据扫描方式,可以分为隔行扫描相机和逐行扫描相机;


      3、根据输出信号,可分为模拟相机和数字相机;


      4、根据传感器的结构特点,可分为面阵相机和线阵相机。


      二、机器视觉相机的特性及各相机的区别


      1、CCD(电荷耦合器件)


      目前,常用的CCD有三种结构,全帧转移,帧传输和隔行转移。


     ?。?)隔行转移


      在这三种结构中,隔行转移是最常用的一种,并且大多数中低端产品都使用此方法。


     ?。?)全帧转移


      全帧转移结构最简单,感光区域和存储区域在一起,可以获得100%的填充系数。缺点是在读取期间需防止外部光进入以避免光泄漏。这可以通过使用机械快门,频闪灯或使曝光时间长于读出时间来最大程度地减少漏光来实现。


     ?。?)帧传输


      帧传输结构是感光区域和存储区域完全分开并且具有相同的尺寸。曝光后的信号电荷以非??斓乃俣龋ㄍǔP∮谥≈芷诘?%)传输到存储区域,然后逐行输出。显然,帧传输传感器可以获得100%的填充因子,并且在读取过程中,它可以曝光下一帧。缺点是芯片尺寸大且成本高。

    工业相机


      2、CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器


      CMOS传感器和CCD传感器的原理在感光部分相同。区别在于,在每个像素单元中,除了感光部分之外,还有放大器和读出电路部分?;辜闪搜爸返缏?、放大器和A/D。


      3、CCD和CMOS的主要性能比较


     ?。?)满阱容量差异:由于CMOS传感器的每个像素都包括一个光敏二极管,放大器和读出电路,并且整个传感器还包括一个寻址电路和A/D,使得每个像素的光敏面积比像素本身的表面积小得多。因此,在相同像素尺寸下,CMOS传感器的满阱能力低于CCD传感器。


     ?。?)成本差异:由于CMOS传感器在一般的半导体电路中使用最常用的CMOS工艺,可以轻易将周边电路(例如AGC,CDS,定时或DSP等)集成到传感器芯片中,因此可以节省外围芯片的成本。


      4、工业逐行扫描相机和隔行扫描相机之间的区别


      隔行扫描和逐行扫描只是不同的数据处理方法。它是提取奇数行数据以形成图像轮廓,然后用偶数行数据进行补充。由于当时的技术限制,数据处理速度无法跟上,因此隔行扫描方法用于连续图像。尽管从技术角度来看逐行扫描CCD更好,但是由于相同尺寸的CCD像素的不断增加,CCD中的信号传输路径无法适应一次性逐行扫描得到的大量数据,将导致图像处理速度下降。因此,隔行扫描技术在高分辨率数码相机中的应用正在增加。


      5、工业模拟相机和数码相机的区别


      模拟相机和数字相机之间的区别在于,模拟相机的视频输出使用模拟电信号传输视频信号。该相机通常用于闭路电视,或连接到用于数字视频波形的采集卡。数码相机内部有一个A/D转换器,数据以数字形式传输,可以直接在计算机或电视屏幕上显示,因此数字相机可以避免传输过程中的图像衰减或噪声。


      6、面阵相机和线阵相机的区别


     ?。?)线阵相机


      线阵CCD工业相机主要用于工业,医疗,科研和安全领域的图像处理。在机器视觉领域,线阵工业相机是一种特殊的视觉机器。与面阵工业相机相比,其传感器只有一行感光元件,因此可以实现高扫描频率和高分辨率。线阵相机的典型应用领域是检测连续材料,例如金属,塑料,纸张和纤维。被检测物体通常以均匀的速度移动,并且使用一个或多个工业相机逐行连续扫描它,以实现整个表面的均匀检测??梢灾鹦写硗枷?,也可以处理由多行组成的面阵图像。此外,线阵相机非常适合测量场合,这归功于传感器的高分辨率,它可以精确地测量千分尺。


      顾名思义,线阵工业相机是“线”形的。尽管它也是二维图像,但它却非常长,有几K长,宽度却只有几个像素。通常,这种相机仅在两种情况下使用:首先,所测量的视野是一条细长的带状,通常用于在滚轴上进行检测的问题。第二,需要大视野或高精度。


      在需要非常大的视野或高精度的情况下,有必要使用激发装置多次激发相机,拍摄多张照片,然后将拍摄的多张“条形”图像合并为一张大图片。因此,要使用线阵工业相机,必须使用可支持线阵工业相机的采集卡。线阵工业相机价格昂贵,并且在大视野或高精度检测的情况下,检测速度也较慢,一般工业相机图像为400K?1M,并且合成图像为几M这么大,速度自然很慢。


     ?。?)面阵相机


      相机像素是指该相机中有多少个感光芯片,通常以一万为单位表示,并排列成矩阵,例如300万像素,200万像素,百万像素和40万像素。百万像素工业相机的像素矩阵为W*H=1000*1000。


      工业相机分辨率是指代表实际物体大小的像素,并且为um*um。值越小,分辨率越高。


      FOV是指相机实际拍摄的区域,以mm×mm表示。FOV由像素数和分辨率确定。对于同一台摄像机,分辨率越大,其FOV越小。例如,一个分辨率为20um的1K*1K摄像机,他的FOV=1K*20×1k*20=20mm×20mm,如果他使用30um分辨率,则他的FOV=1K*30×1k*30=30mm×30mm。


      在图像中,图像细节的性能不是由像素数决定的,而是由分辨率决定的。分辨率取决于所选镜头的焦距。对于同一台摄像机,如果选择焦距不同的镜头,则分辨率会有所不同。如果使用20um的分辨率,则对于1mm*0.5mm的部分,其总共占1/0.02×0.5/0.02=50×25像素。如果使用30um的分辨率,则意味着相同的分量具有1/0.03×0.5/0.03=33×17像素。显然,就图像细节而言,20um的分辨率优于30um的分辨率。


      由于像素数量不能确定图像的分辨率(清晰度),因此大型像素工业相机有什么好处?答案只有一个:减少拍摄数量并提高检测速度。


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