机器视觉——硬件选型-相机选型

时间:2024-04-16 07:51:54

在选择机器视觉相机时,通常需要考虑以下几个方面:

1、分辨率:相机的分辨率决定了其拍摄图像的清晰度和细节程度。根据具体的应用需求,可以选择适当的分辨率范围。
2、帧率:帧率表示相机每秒钟能够拍摄的图像帧数,对于一些快速运动的物体或需要实时处理的场景,高帧率的相机可能更为合适。
3、接口:相机的接口类型包括USB、GigE、Camera Link、CoaXPress等,需要根据实际情况选择合适的接口以便与其他设备连接和数据传输。
4、光学参数:包括镜头类型、焦距、光圈等,根据具体应用需要选择适当的光学参数。
5、高速成像能力:对于一些需要进行高速成像或快速检测的应用,需要选择具有高速成像能力的相机。
6、环境适应能力:一些特殊的工业环境可能对相机有特殊的要求,比如防尘防水、耐高温等能力。
7、支持的软件和平台:相机所支持的软件开发工具和平台也是选择的考量因素之一,这将影响到后续的图像处理和数据分析工作。

在这里插入图片描述
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焦距: 指镜头光学后主点到焦点的距离。镜头焦距的长短决定着拍摄的工作距离、成像大小、视场角大小及景深大小。常用的FA镜头焦距为4mm、6mm、8mm、12mm、16mm、25mm、35mm、50mm、75mm等。
工作距离: 目标到镜头之间的距离
视场/视场角: 指镜头能观测到的实际范围的物理尺寸,可以用视场 “ 长x宽 ” 或者 ” 视场角 ”表示
放大倍率: 光学放大倍率用 ” β”表示
光圈: 控制镜头通光量的光学装置,光圈数一般用F值表示,常用值为1.4、2、2.8、4、5.6、8、11
光圈数F=焦距f/通光孔径d,F数越小,通光孔径越大,光圈越大

**最大支持靶面相机参数:**  指镜头能支持的最大清晰成像的范围。镜头的最大兼容CCD尺寸≥相机芯片的尺寸
靶面尺寸(靶面尺寸是指摄像机或相机传感器的有效成像区域的物理尺寸。)
1英寸——靶面尺寸为宽 12.8mm高 9.6mm
1.1英寸——靶面尺寸为宽 12mm
高 12mm
4/3 英寸——靶面尺寸为宽18.5mm高 13.5mm
1/4英寸——靶面尺寸为宽 2.4mm
高 3.2mm
1/3.6英寸——靶面尺寸为宽4mm高 3mm
1/3.2 英寸——靶面尺寸为宽4.54mm
高 3.42mm
1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm高 3.6mm
1/2.5英寸——靶面尺寸为宽 5.76mm
高4.29mm
1/2.3 英寸——靶面尺寸为宽 6.16mm高4.62mm
1/2 英寸——靶面尺寸为宽6.4mm
高 4.8mm
1/1.8 英寸——靶面尺寸为宽 7.18mm高 5.32mm
1/1.7 英寸——靶面尺寸为宽 7.6mm
高 5.7mm
2/3 英寸——靶面尺寸为宽 8.8mm*高 6.6mm

检测精度

视野:
视觉系统视野要比实际产品稍大1/5
视觉精度:
理论视觉精度>实际精度 (一般实际精度对应3~5个像素)
计算公式:
单边视野/视觉精度=单边分辨率
相机芯片一般比例为3 : 4

相机选型案例

产品尺寸30mm * 20mm,公差大小±0.1mm,相机如何选择?
视觉精度=产品尺寸大小/10
视觉精度=0.1mm/10=0.01mm
相机视野要比产品尺寸稍大:35mm * 25mm
单边分辨率=35/0.01=3500 25/0.01=2500
3500 * 2500=875万像素 选择890万(4096 * 2160)即可

运动拍摄

拍摄场景:
飞拍(运动拍照),精准的体现出了全局曝光 的优势
**曝光方式:**全局曝光、考虑不产生拖影
计算公式:
曝光时间内,移动距离不超过一个像元尺寸
理论曝光时间Tmax=S像/V像

运动拍摄相机选型案例

产品运动速度为200mm/s,视觉精度为0.015mm,视野大小30mm * 20mm,6pc/s,相机该如何选择?
相机分辨率 = (30/0.015)*(20/0.015)=266.6万像素
每秒6pcs产品,相机帧率要大于6帧;
运动拍摄,理论曝光时间T<0.015/200=75us
综上,可选择320万(2048*1536)全局相机

计算公式总结:

  • 视觉精度 = 公差大小 / 10
  • 单边分辨率 = 视野的大小或产品尺寸(长或宽)/ 视觉精度(像素)/ 2(亚像素)
  • 选择的像素=单边分辨率(长)* 单边分辨率(宽)
  • 焦距(f)=工作距离(镜头到目标的距离 WD)* 芯片尺寸( CCD靶面型号的尺寸)/ 视场大小或者物体高度(FOV)
  • 光学放大倍数 = 芯片尺寸( CCD靶面型号的尺寸)/ 视场大小或者物体高度(FOV)
  • 系统放大倍率 = 芯片短边( CCD靶面型号的尺寸)/ 视野短边
  • 工作距离(WD)=焦距(f)* 芯片尺寸( CCD靶面型号的尺寸) / 视场大小或者物体高度(FOV)
  • 工作距离(WD)=焦距(f)/ 倍率
  • 视场大小或者物体高度(FOV)=工作距离(WD)* 芯片尺寸( CCD靶面型号的尺寸)/ 焦距(f)
  • 芯片尺寸(CCD靶面型号的尺寸) = 像元尺寸(长或宽)* 单边分辨率(长或宽)/ 1000(转mm)
  • 工作高度 = 焦距 / 倍率