高速工業(yè)相機分析
在機器視覺項目中,有些需要抓拍流水線上高速運動的工件,因此對工業(yè)相機的要求特別高,高速工業(yè)相機的選型就非常重要了。本文對高速工業(yè)相機的選型要素進行了詳細分析。
一、確定精度要求
此要求的篩選跟普通工業(yè)相機選型方法一樣,在此不作贅述。
二、相機顏色確定
如果視覺項目中要拍攝物體的顏色特征,就必須用顏色還原性比較好的相機,例如高質量的CCD或者3CCD相機,與顏色無關的項目一般情況下采用黑白相機,有些要檢測的特征可能在彩色圖片里能夠更好的顯現(xiàn)產生對比,此時也可能考慮使用彩色相機。
三、曝光時間,如何拍攝運動的物體—-敲黑板:重點
工業(yè)相機在拍攝運動物體的時候,需要克服的重要的問題是拖影,拖影是在曝光的時候,拍攝目標與攝像系統(tǒng)之間存在相對運動形成的,因為這種相對運動導致芯片上形成的圖像一直在變化,各個部位的像元在曝光的過程中受到來自物體不同位置成像的影響,終形成的圖片是一個連續(xù)變化圖像空間內圖片的疊加。
物體只要是運動的,拖影就一定會有的,不同的項目類型,對拖影相對長度的限制不盡相同,對于尺寸測量的項目,拖影對測量精度會有嚴重影響,為了降低拖影對圖像質量的影響,就會要求拖影長度盡可能短,例如不超過1/3像素,或者不超過一個像素等,而對于識別、計數等相關的項目則對拖影的要求會相對寬松些,這些要求一般情況下如此,具體看實際項目情況去判定。
運動速度和曝光時間是直接影響拖影的兩個因素。為了保證圖像中的拖影不超過s單位像素,則需要做到:
1.芯片上光學像在曝光時間內移動的位置不超過s單位像素;
2.物體與成像系統(tǒng)之間在曝光時間內相對移動(垂直于光軸平面內)距離不超過s單位的系統(tǒng)精度。
光像對芯片移動速度Vs與物體運動速度Vp之間關系為:
其實:光學系統(tǒng)中物方和像方所有的一維參數都是如上比例關系。
例如:某系統(tǒng)的拍攝精度是0.1mm/像素,相機曝光時間是1/2000秒,拍攝物體運動速度是10mm/s,這樣目標在曝光時間內物體運動的距離是0.005mm<<0.1mm,因此可以用該系統(tǒng)拍攝。
總結起來,一般情況下就是保證:
物體運動速度Vp 曝光時間Ts<允許長拖影S單位系統(tǒng)精度
因此對于運動速度比較快的物體拍照,為了防止長的拖影就需要極短的曝光時間,會選用較好的CCD相機,因為通常的CCD相機感光比較好,可以實現(xiàn)短時間曝光,但并不是說一定要使用CCD相機,如果光軸很強且速度不是很快,可以用CMOS相機,(全局曝光)有的CMOS相機是幀曝光的,總體感光效果也比較好,也是拍攝運動物體的比較好的選擇,具體怎么選擇按上面量化要求即可。
四、幀率
幀率即相機每秒鐘可以捕捉的圖像數量。一般決定于圖像大小、曝光時間等,是相機的一個重要指標,相機幀率必須保證能夠拍攝到系統(tǒng)要求時間間隔短的兩張圖片,否則就有可能造成丟幀等現(xiàn)象,進而漏檢某些產品。
其他因素如數據接口,鏡頭接口,芯片大小等與抓拍高速運動物體無關,可參考一般相機的選型辦法。