全景视觉点胶机（全景视觉点胶机系统）如何合适选相机、镜头

全景视觉点胶机（全景视觉点胶机系统）如何合适选相机、镜头

工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其最本质的功能就是将光信号转变成AFT-808小型高清工业相机为有序的电信号。选择合适的相机也是机器视觉系统设计中的重要环节，相机的不仅是直接决定所采集到的图像分辨率、图像质量等，同时也与整个系统的运行模式直接相关。

在机器视觉系统应用中，工业相机、工业镜头、图像采集卡、机器视觉光源、机器视觉系统平台软件，在选择过程中存在很多问题，那么今天就工业相机、工业CCD摄像头的选择，给大家介绍一些经验。

1、选择 工业相机 的信号类型

工业相机从大的方面来分有模拟信号和数字信号两种类型。

模拟相机必须有图像采集卡，标准的模拟相机分辨率很低，一般为768*576，另外帧率也是固定的，25帧每秒。另外还有一些非标准的信号，多为进口产品，那么成本就是比较高了，性价比很低。所以这个要根据实际需求来选择。另外模拟相机采集到的是 模拟信号，经数字采集卡转换为数字信号进行传输存储。模拟信号可能会由于工厂内其他设备（比如电动机或高压电缆）的电磁干扰而造成失真。随着噪声水平的提高，模拟相机的动态范围（原始信号与噪声之比）会降低。 动态范围决定了有多少信息能够被从相机传输给计算机。工业数字相机采集到的是数字信号，数字信号不受电噪声影响，因此，数字相机的动态范围更高，能够向计算机传输更精确的信号。

2、 工业相机 的分辨率需要多大。

根据系统的需求来选择相机分辨率的大小，下面以一个应用案例来分析。

应用案例：假设检测一个物体的表面划痕，要求拍摄的物体大小为10*8mm,要求的检测精度是0.01mm。首先假设我们要拍摄的视野范围在12*10mm,那么相机的最低分辨率应该选择在：(12/0.01)*(10/0.01)=1200*1000,约为120万像素的相机，也就是说一个像素对应一个检测的缺陷的话，那么最低分辨率必须不少于120万像素，但市面上常见的是130万像素的相机，因此一般而言是选用130万像素的相机。但实际问题是，如果一个像素对应一个缺陷的话，那么这样的系统一定会极不稳定，因为随便的一个干扰像素点都可能被误认为缺陷，所以我们为了提高系统的精准度和稳定性，最好取缺陷的面积在3到4个像素以上，这样我们选择的相机也就在130万乘3以上，即最低不能少于300万像素，通常采用300万像素的相机为最佳(我见过最多的人抱着亚像素不放说要做到零点几的亚像素，那么就不用这么高分辨率的相机了。比如他们说如果做到0.1个像素，就是一个缺陷对应0.1个像素，缺陷的大小是由像素点个数来计算的，试问0.1个像素的面积怎么来表示？这些人以亚像素来忽悠人，往往说明了他们的没有常识性)。换言之，我们仅仅是用来做测量用，那么采用亚像素算法，130万像素的相机也能基本上满足需求，但有时因为边缘清晰度的影响，在提取边缘的时候，随便偏移一个像素，那么精度就受到了极大的影响。故我们选择300万的相机的话，还可以允许提取的边缘偏离3个像素左右，这就很好的保证了测量的精度。

3、选择 工业相机 的芯片。

工业相机从芯片上分，有CCD和CMOS两种。

如果要求拍摄的物体是运动的，要处理的对象也是实时运动的物体，那么当然选择CCD芯片的相机为最适宜。 但有的厂商生产的CMOS相机如果采用帧曝光的方式的话，也可以当作CCD来使用的。虽然是CMOS芯片，但在拍摄运动物体时绝不比CCD的差，又假如物体运动的速度很慢，在我们设定的相机曝光时间范围内，物体运动的距离很小，换算成像素大小也就在一两个像素内，那么选择CMOS相机也是合适的。因为在曝光时间内，一两个像素的偏差人眼根本看不出来(如果不是做测量用的话)，但超过2个像素的偏差，物体拍出来的图像就有拖影，这样就不能选择CMOS相机了。

4、工业相机选择彩色还是黑白。

如果我们要处理的是与图像颜色有关，那当然是采用彩色相机，否则建议你用黑白的，因为黑白的同样分辨率的相机，精度比彩色高，尤其是在看图像边缘的时候，黑白的效果更好。尤其做图像处理，黑白 工业相机 得到的是灰度信息，可直接处理。

5、工业相机的帧率。

根据要检测的速度，选择相机的帧率一定要大于或等于检测速度，等于的情况就是你处理图像的时间一定要快，一定要在相机的曝光和传输的时间内完成。

6、选择线阵还是面阵的工业相机。

对于检测精度要求很高，运动速度很快，面阵相机的分辨率和帧率达不到要求的情况下，当然线阵工业相机是必然的一个选择。

7、选择工业相机的传输接口。

根据传输的距离、传输的数据大小（带宽）选择 USB、1394、Camerlink、GIGE千兆网接口的相机。

8、工业相机的CCD靶面。

靶面尺寸的大小会影响到镜头焦距的长短，在相同视角下，靶面尺寸越大，焦距越长。在选择相机时，特别是对拍摄角度有比较严格要求的时候，CCD靶面的大小，CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。因此在选择CCD尺寸时，要结合镜头的焦距、视场角一起选择，一般而言，选择CCD靶面要结合物理安装的空间来决定镜头的工作距离是否在安装空间范围内，要求镜头的尺寸一定要大于或等于相机的靶面尺寸。

9、工业相机的价格。

同样参数的相机，不同的厂家价格各不相同，这就靠大家与厂家沟通和协商了。一般说来，如果你有量的话，整体价格跟你单买一个的价格是差别很大的。

10、选择有实力的工业相机厂家。

工业相机最主要的就是看采集到的图像效果，好的效果即使一个完全不懂的人也能看的出来，好坏即可分辨。有条件的客户可以实际考察一下，才能够对产品了解的更透彻一些，也可看到这个公司的真正产品质量和实力.

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1、根据应用的不同分别选用CCD或CMOS相机

CCD工业相机主要应用在运动物体的图像提取，当然随着CMOS技术的发展，很多贴片机也在选用CMOS工业相机。用在视觉自动检查的方案或行业中一般用CCD工业相机比较多。CMOS工业相机由成本低，功耗低也应用越来越广泛。

2、分辨率的选择

首先考虑待观察或待测量物体的精度，根据精度选择分辨率。相机像素精度=单方向视野范围大小/相机单方向分辨率。则相机单方向分辨率=单方向视野范围大小/理论精度。

若单视野为5mm长，理论精度为0.02mm，则单方向分辨率=5/0.02=250。然而为增加系统稳定性，不会只用一个像素单位对应一个测量/观察精度值，一般可以选择倍数4或更高。这样该相机需求单方向分辨率为1000，选用130万像素已经足够。

其次看工业相机的输出，若是体式观察或机器软件分析识别，分辨率高是有帮助的；若是VGA输出或USB输出，在显示器上观察，则还依赖于显示器的分辨率，工业相机的分辨率再高，显示器分辨率不够，也是没有意义的；利用存储卡或拍照功能，工业相机的分辨率高也是有帮助的。

3、相机帧数选择

当被测物体有运动要求时，要选择帧数高的工业相机。但一般来说分辨率越高，帧数越低；

4、与镜头的匹配

传感器芯片尺寸需要小于或等于镜头尺寸，C或CS安装座也要匹配。

工业相机 种类特别多，除了像素从几十万到上千万像素，芯片也有CCD及CMOS，进口国产各公司生产的都会有些不同，那怎么选择合适的相机呢？

首先要弄明白的是自己的检测任务，是静态拍照还是动态拍照、拍照的频率是多少、是做缺陷检测还是尺寸测量或者是定位、产品的大小（视野）是多少、需要达到多少精度、所用软件的性能、现场环境情况如何、有没有其它的特殊要求等。

如果是动态拍照，运动速度是多少，根据运动速度选择最小曝光时间以及是否需要逐行扫描的相机；而相机的帧率（最高拍照频率）跟像素有关，通常分辨率越高帧率越低，不同品牌的工业相机的帧率略有不同；根据检测任务的不同、产品的大小、需要达到的分辨率以及所用软件的性能可以计算出所需工业相机的分辨率；现场环境最要考虑的是温度、湿度、干扰情况以及光照条件来选择不同的工业相机。

举例说明：如我们的检测任务是尺寸测量，产品大小是18mm*10mm，精度要求是0.01mm，流水线作业，检测速度是10件/秒，现场环境是普通工业环境，不考虑干扰问题。

首先我们知道是流水线作业，速度比较快，因此选用逐行扫描相机；视野大小我们可以设定为20mm*12mm（考虑每次机械定位的误差，将视野比物体适当放大），假如我们能够取到很好的图像（比如可以打背光），而且我们软件的测量精度可以考虑1/2亚像素精度，那么我们需要的相机分辨率就是20/0.01/2=1000pixcel（像素），另一方向是12/0.01/2=600pixcel，也就是说我们相机的分辨率至少需要1000*600pixcel，帧率在10帧/秒，因此选择1024*768像素（软件性能和机械精度不能精确的情况下也可以考虑1280*1024pixcel），帧率在10帧/秒以上的即可。

用户在选择适合的工业相机时，可以从以下几个方面进行考虑：

一、传感器的尺寸与类型

如果说工业相机是机器视觉系统的心脏的话，那么传感器就是工业相机的灵魂所在，工业相机所能实现的工作大多都是依仗着传感器的功劳，目前最为常用的传感器分为CCD和CMOS两种。暂时来说，CCD的成像质量要优于CMOS，而CMOS在成本上优于CCD，不过，随着技术的不断进步，两者之间的差距正在慢慢缩短。同样分辨率的传感器，可优先选择传感器尺寸大的，这样有利于成像质量的提高。另外，如果要求拍摄的物体是运动的，那么选择CCD传感器相机最为适宜;而要求拍摄的物体运动的距离很小的，选择CMOS传感器相机也是合适的。

二、相机的分辨率与帧速率

众所周知，相机的分辨率直接影响着成像质量，因此，用户应首先了解待观察或待测量物体的精度需求，再根据需求选择合适的分辨率。例如：若单视野为12mm长，理论精度为0.01mm，则单方向分辨率=12/0.01=1200，但为了增加机器视觉系统的运行稳定性，一般需要选择4或更高倍数，这样该相机需求单方向分辨率为4800，那么，这时选用500万像素就已经足够了。同时，如果在工业生产过程中用户在测试测量方面有速度要求的话，还需要考虑相机的速率。一般情况下，需要选择的相机帧速率要大于或等于检测速度。

三、相机的接口

机器视觉系统一般是由光源、镜头、相机、图像采集卡、图像处理软件这几部分组成的，因此，相机的接口主要有两种，一种是与镜头的接口，另一种是与视频输出组件的接口。选择相机时，要注意相机的接口必须与镜头接口匹配，镜头是C口，相机也必须选择C口的;镜头是CS口，相机也就必须选择CS口的。另外，选择的相机传感器尺寸应小于或等于镜头支持的尺寸，否则将会出现视野显示不完全的问题，影响图像的效果。同时，选择相机时，还要考虑到相机的视频输出接口，不同的输出接口有着不同的输出带宽，也直接影响这相机的使用效果。目前，最为常见的输出接口主要有USB、1394、Camerlink或者千兆网几种，用户可以根据传输的距离、稳定性、传输的数据大小，选择不同带宽的接口。