一、相機(jī)選型

1、選型流程

2、選型步驟

第一步，選擇合適的分辨率；

根據(jù)需要的分辨精度與視場(chǎng)大小,那么我們選擇需要的相機(jī)像素關(guān)系如下:

相機(jī)分辨率(L/W)=視場(chǎng)(L/W)/精度

這僅僅只是相機(jī)的像素精度,并不代表整個(gè)系統(tǒng)的精度就有如此高,還有其它的精度也要考慮,如鏡頭的分辨率,系統(tǒng)的抖動(dòng),光源的波長(zhǎng)(顏色),物體本身的特征等等。但是相機(jī)像素精度一定要高于系統(tǒng)所要求的精度,才能有實(shí)際的測(cè)量意義,亞像素的精度提升在實(shí)際測(cè)量中并沒(méi)有太多影響。根據(jù)奈奎斯特定理,需要相機(jī)分辨率達(dá)到系統(tǒng)精度的2倍以上。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們需要把計(jì)算的相機(jī)分辨率乘以3-5，得到我們實(shí)際的需求分辨率。

第二步，選擇傳感器類型；

如果拍攝目標(biāo)是靜態(tài)的,為了節(jié)約成本,可考慮使用CMCS相機(jī),而如果目標(biāo)是運(yùn)動(dòng)的,則優(yōu)先考慮CCD相機(jī)。

第三步，選擇傳感器尺寸；

通常傳感器的尺寸與所選擇的像素是對(duì)應(yīng)的,如30W通常是1/3’的,130W-500W是1/2’的,有些500W也有2/3’的。有些30W的也有1/4’的。如果是同等價(jià)位,那么我們優(yōu)先選擇傳感器尺寸大的。

第四步，選擇相機(jī)鏡頭接口；

一般的相機(jī)都是C/CS接口的,需要注意與鏡頭的對(duì)應(yīng)。如果有其它接口的鏡頭,也要考慮相機(jī)的接口。

第五步，選擇相機(jī)幀率；

相機(jī)采集和傳輸圖像的速度，對(duì)于面陣相機(jī)一般為每秒采集的幀數(shù)（Frames/Sec），對(duì)于線陣相機(jī)為每秒采集的行數(shù)（HZ），最大的幀率決定了相機(jī)的拍攝時(shí)間。

第六步，選擇相機(jī)顏色；

一般在需要使用彩色信息判定失效模型好壞時(shí)才會(huì)選用彩色相機(jī)，否則選用黑白相機(jī)。

二、鏡頭

1、選型流程

2、選擇步驟

第一步，確定是否需要遠(yuǎn)心鏡頭；

下面幾種情況需使用遠(yuǎn)心鏡頭：

?當(dāng)被檢測(cè)物體厚度較大,需要檢測(cè)不止一個(gè)平面時(shí),典型應(yīng)用如食品盒,飲料瓶等；

?當(dāng)被測(cè)物體的擺放位置不確定,可能跟鏡頭成一定角度時(shí)；

?當(dāng)被測(cè)物體在被檢測(cè)過(guò)程中上下跳動(dòng),如生產(chǎn)線上下震動(dòng)導(dǎo)致工作距離發(fā)生變化時(shí)；

?當(dāng)被測(cè)物體帶孔徑、或是三維立體物體時(shí)；

?當(dāng)需要低畸變率、圖像效果亮度幾乎完全一致時(shí)；

?當(dāng)需要檢測(cè)的缺陷只在同一方向平行照明下才能檢測(cè)到時(shí)；

?當(dāng)需要超過(guò)檢測(cè)精度時(shí),如容許誤差為1um時(shí)。

第二步，確定同一工作距離下是否需要改變放大倍率；

當(dāng)需要改變放大倍率時(shí)，選擇變倍鏡頭；當(dāng)不需要改變放大倍率時(shí)，選擇定焦鏡頭。

第三步，確定放大倍率；

第四步，計(jì)算焦距；

第五步，確定工業(yè)相機(jī)鏡頭接口、CCD尺寸(靶面尺寸)和分辨率；

鏡頭接口與相機(jī)接口匹配或通過(guò)外加轉(zhuǎn)換口匹配即可:鏡頭可支持的最大CCD尺寸應(yīng)大于等于選配相機(jī)CCD芯片尺寸

第六步，確定景深；

有些檢測(cè)或測(cè)量中必須將工業(yè)相機(jī)成一定角度且要求整個(gè)物體成像清晰；被測(cè)目標(biāo)不在同一個(gè)平面上，這就需要考慮鏡頭的景深

三、光源

現(xiàn)階段光源主要靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試確定型號(hào)！下面介紹常用的幾種光源的應(yīng)用場(chǎng)景和選擇要領(lǐng)。

常用光源有：環(huán)形光源、條形光源、背光光源、同軸光源、球積分光源

1、環(huán)形光源

環(huán)光應(yīng)用場(chǎng)景：

表面碰傷、劃傷等缺陷檢測(cè)；印刷字符、標(biāo)志、條碼、指紋、圖文識(shí)別等

環(huán)光選型要領(lǐng)：

?了解光源安裝距離，過(guò)濾掉某些角度光源；例如要求光源安裝尺寸高，就可以過(guò)濾掉大角度光源，選擇用小角度光源，同樣，安裝高度越高，要求光源的直徑越大；

?目標(biāo)面積小，且主要特性在表面中間，可選擇小尺寸0角度或小角度光源；

?目標(biāo)需要表現(xiàn)的特征如果在邊緣，可選擇90度角環(huán)光，或大尺寸高角度環(huán)形光；

?檢測(cè)表面劃傷，可選擇90度角環(huán)光，盡量選擇波長(zhǎng)短的光源；

2、條形光源

條光應(yīng)用場(chǎng)景：

金屬表面檢查；圖像掃描；表面裂縫檢測(cè)；LCD面板檢查等。

條光選型要領(lǐng)：

?條光照射寬度最好大于檢測(cè)的距離，否則可能會(huì)照射距離遠(yuǎn)造成亮度差，或者是距離近而幅射面積不夠；

?條光長(zhǎng)度能夠照明所需打亮的位置即可，無(wú)須太長(zhǎng)造成安裝不便，同時(shí)也增加成本,一般情況下，光源的安裝高度會(huì)影響到所選用條光的長(zhǎng)度，高度越高，光源長(zhǎng)度要求越長(zhǎng)，否則圖像兩側(cè)亮度傳經(jīng)比中間暗；

?如果照明目標(biāo)是高反光物體，最好加上漫射板，如果是黑色等暗色不反光產(chǎn)品，也可以拆掉漫射板以提高亮度；

3、背光光源

背光源應(yīng)用場(chǎng)景：

高速度、短曝光場(chǎng)合下的輪廓測(cè)量；機(jī)械零件尺寸測(cè)量；電子元件、IC的外形檢測(cè)等。

背光源選型要領(lǐng)：

?選擇背光源時(shí)，根據(jù)物體的大小選擇合適大小的背光源，以免增加成本造成浪費(fèi)；

?背光源四周一條由于的外殼遮擋，因此其亮度會(huì)低于中間部位，因此，選擇背光源時(shí)，盡量不要使目標(biāo)正好位于背光源邊緣；

?背光源一般在檢測(cè)輪廓時(shí)，可以盡量使用波長(zhǎng)短的光源，波長(zhǎng)短的光源其衍射性弱，圖像邊緣不容易產(chǎn)生重影，對(duì)比度更高；

?背光源與目標(biāo)之間的距離可以通過(guò)調(diào)整來(lái)達(dá)到最佳的效果，并非離得越近效果越好，也非越遠(yuǎn)越好；

?檢測(cè)液位可以將背光源側(cè)立使用；

?圓軸類的產(chǎn)品，螺旋狀的產(chǎn)品盡量使用平行背光源；

4、同軸光光源

同軸光應(yīng)用場(chǎng)景：

反光件表面凹坑、損傷、缺陷；印刷電路板各種字符、圖案；Mark點(diǎn)定位；玻璃表面、尺寸；各類二維碼等。

同軸光選型要領(lǐng)：

?選擇同軸光時(shí)主要看其發(fā)光面積，根據(jù)目標(biāo)的大小來(lái)選擇合適發(fā)光面積的同軸光；

?同軸光的發(fā)光面積最好比目標(biāo)尺寸大1.5~2倍左右,因?yàn)橥S光的光路設(shè)計(jì)是讓光路通過(guò)一片45度半反半透鏡改變,光源靠近燈板的地方會(huì)比遠(yuǎn)離燈板的亮度高,因此,盡量選擇大一點(diǎn)的發(fā)光面避免光線左右不均勻;

?同軸光在安裝時(shí)盡量不要離目標(biāo)太高，越高，要求選用的同軸光越大，才能保證才均勻性；

5、球積分光源

球積分應(yīng)用場(chǎng)景：

曲面、表面、凹凸、弧形表面檢測(cè)；金屬、玻璃表面反光較強(qiáng)的物體表面檢測(cè)等。

球積分選型要領(lǐng)：

?選擇球積分光源時(shí)主要是為了使光源發(fā)出的光線均勻分布在整個(gè)圖像上，消除放光；

四、硬件選型目的：

選擇合適硬件的目的就是為了得到一張合適的圖片，判斷一張圖片是否合適的標(biāo)準(zhǔn)主要是以下幾點(diǎn)：

1、視覺(jué)系統(tǒng)精度高

?視覺(jué)系統(tǒng)精度=單方向視野范圍大小/相機(jī)單方向分辨率

?視覺(jué)精度決定于相機(jī)分辨率及視野

?視野大小合適

?相機(jī)分辨率相同視野越小系統(tǒng)精度越高

?視野相同相機(jī)分辨率越高系統(tǒng)精度越高

2、清晰成像

?確定圖象中所要檢測(cè)的部分處于清晰的焦距之內(nèi)

?當(dāng)圖象中檢測(cè)部分不處于同一焦平面時(shí)，需要考慮鏡頭的景深

3、對(duì)比度高，特征真實(shí)

?對(duì)比度明顯，目標(biāo)與背景的邊界清晰；

?對(duì)于視覺(jué)軟件處理，好的圖像是目標(biāo)區(qū)域黑白分明

4、均勻性好

?背景盡量淡化而且均勻，不干擾圖像處理；

?避免過(guò)曝造成的真實(shí)邊被吃掉

?避免受到環(huán)境光的影響

5、顏色真實(shí)

?與顏色有關(guān)的還需要顏色真實(shí)，亮度適中，不過(guò)度曝光

6、圖像穩(wěn)定

?圖像穩(wěn)定，能夠兼容多種物料變化

?物料再視野中位置發(fā)生變動(dòng)時(shí)，目標(biāo)特征邊穩(wěn)定，不會(huì)改變

編輯：黃飛

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