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1、 天天机器视觉培训中心相机工业相机一般安装在机器流水线上代替人眼来做测量和判断，通过数字图像摄取目标转换成工业相机一般安装在机器流水线上代替人眼来做测量和判断，通过数字图像摄取目标转换成 图像信号，传送给专用的图像信号，传送给专用的图像处理系统图像处理系统，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特 征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。工业相机具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等，市面上工业相机大多是基于工业相机具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等，市面上工业相机大多是基于
2、CCDCCD（Charge Coupled DeviceCharge Coupled Device）或）或CMOSCMOS（Complementary Metal Oxide SemiconductorComplementary Metal Oxide Semiconductor ）芯片的相机。）芯片的相机。 CCDCCD是目前机器视觉最为常用的是目前机器视觉最为常用的图像传感器图像传感器。它集光电转换及电荷存贮、。它集光电转换及电荷存贮、电荷电荷转移、信号读转移、信号读 取于一体，是典型的固体成像器件。取于一体，是典型的固体成像器件。CCDCCD的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其它器件的
3、突出特点是以电荷作为信号，而不同于其它器件 是以电流或者电压为信号。这类成像器件通过光电转换形成电荷包，而后在驱动脉冲的作用是以电流或者电压为信号。这类成像器件通过光电转换形成电荷包，而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。典型的下转移、放大输出图像信号。典型的CCDCCD相机由相机由光学镜头光学镜头、时序时序及同步信号发生器、垂直驱及同步信号发生器、垂直驱 动器、模拟动器、模拟/ /数字信号处理电路组成。数字信号处理电路组成。CCDCCD作为一种功能器件，与真空管相比，具有无灼伤、作为一种功能器件，与真空管相比，具有无灼伤、 无滞后、低电压工作、低功耗等优点。无滞后、低电压工作、低功耗
4、等优点。 CMOSCMOS图像传感器的开发最早出现在图像传感器的开发最早出现在2020世纪世纪70 70 年代初，年代初，90 90 年代初期，随着超大规模年代初期，随着超大规模集成电集成电 路路 (VLSI) (VLSI) 制造工艺技术的发展，制造工艺技术的发展，CMOSCMOS图像传感器得到迅速发展。图像传感器得到迅速发展。CMOSCMOS图像传感器将光敏图像传感器将光敏 元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上，还具有局部像素的编程随机访问的优点。一块芯片上，
5、还具有局部像素的编程随机访问的优点。CMOSCMOS图像传感器以其良好的集成性图像传感器以其良好的集成性 、低功耗、高速传输和宽动态范围等特点在高分辨率和高速场合得到了广泛的应用。、低功耗、高速传输和宽动态范围等特点在高分辨率和高速场合得到了广泛的应用。分类按照芯片类型可以分为CCD相机、CMOS相机； 按照传感器的结构特性可以分为线阵相机、面阵相机； 按照扫描方式可以分为隔行扫描相机、逐行扫描相机； 按照分辨率大小可以分为普通分辨率相机、高分辨率相机 ； 按照输出信号方式可以分为模拟相机、数字相机； 按照输出色彩可以分为单色（黑白）相机、彩色相机； 按照输出信号速度可以分为普通速度相机、高速
6、相机； 按照响应频率范围可以分为可见光（普通）相机、红外相 机、紫外相机等。主要参数分辨率分辨率（Resolution）：相机每次采集图 像的像素点数（Pixels），对于数字相机 机一般是直接与光电传感器的像元数对应 的，对于模拟相机机则是取决于视频制式 ，PAL制为768*576，NTSC制为640*480。 常用的几种分辨率的相机为，30万，130万 ，200万，500万，800wan，1200万。主要参数像素深度像素深度（Pixel Depth）：即每像 素数据的位数，一般常用的是8Bit，对 于数字相机一般还会有10Bit、12Bit等 。主要参数曝光方式曝光方式（Exposure）
7、和快门速度（Shutter ）：对于线阵相机机都是逐行曝光的方式，可 以选择固定行频和外触发同步的采集方式，曝 光时间可以与行周期一致，也可以设定一个固 定的时间；面阵相机机有帧曝光、场曝光和滚 动行曝光等几种常见方式，数字相机一般都提 供外触发采图的功能。快门速度一般可到10微 秒，高速相机机还可以更快。 。主要参数最大帧率最大帧率（Frame Rate）/行频（ Line Rate）：相机机采集传输图像的速 率，对于面阵相机机一般为每秒采集的 帧数（Frames/Sec.），对于线阵相机为 每秒采集的行数（Lines/Sec.）。主要参数-像元尺寸 像元尺寸（Pixel Size）： 传感
8、器尺寸通常以有效面积( 宽度高度）或对角线尺寸（英寸）表示；分辨率通常以 水平方向和垂直方向的像素数或套用计算机显示使用的方 法表示。 对角线 在实际应用中，摄像机、检测系统的分辨率与传感器 的分辨率不同。摄像机的分辨率除传感器的分辨率因素外 ，还取决于镜头、传感器的像素尺寸和模拟电路。分辨率 通常以每毫米多少线对表示（lp/mm）。如果传感器像素尺 寸为，理论上最大空间分辨率为1/（2）lp/mm。而检 测系统的分辨率还与光源及其它一些因素有关。 在使用中，要注意传感器尺寸和镜头尺寸相配合。主要参数光谱响应特性光谱响应特性（Spectral Range）：是指 该像元传感器对不同光波的敏感特
9、性，一 般响应范围是350nm1000nm，一些相机机 在靶面前加了一个滤镜，滤除红外光线， 如果系统需要对红外感光时可去掉该滤镜 。主要参数接口类型接口类型：有Camera Link接口，以太网接口，USB接口输出相机CCD与CMOS的差异 CCD和CMOS是现在普遍采用的两种图像工艺技术，它们之间的主要差异在于传送方式的不同，用过相机的 人肯定对这两个名词不会陌生，可是对它们之间的性能区别，却并不是很了解。这里将做简单的比较说明。1、噪声差异：由于CMOS的每个感光二极管都需要搭配一个放大器，若以百万像素计算的话，那就需要上百万个的放大 器，然而放大器属于模拟电路，很难让所得的每个结果都保
10、持一致。而CCD只需要一个放大器放在芯片边缘 ，与CMOS相比，它的噪声相对减少很多，大大提高了图像品质。 2、耗电量差异：CMOS采用主动式图像采集方式，感光二极管所产生的电荷会直接由旁边的电晶体放大输出；而CCD为被 动式采集方式，必须外加1218V的电压以使每个像素中的电荷移送到传输通道。因此CCD就必须设计更精密 的电源线路和耐压强度，这样使得CCD的耗电量远远高出CMOS，根据计算CMOS的耗电量仅是CCD的1/81/10。 3、分辨率差异：由于CMOS的每个像素都比CCD复杂，且其像素尺寸很难达到CCD的水平，因此，当我们比较相同尺寸的 CCD与CMOS时，CCD的分辨率通常会优于
11、CMOS传感器的水平。例如，维视数字图像技术有限公司生产的 4.40m*4.40m像元大小的CCD相机分辨率为1628*1236，而5.2m*5.2m像元大小的CMOS相机分辨率为 1280*1024，对比结果明显得出：同尺寸大小，CCD的分辨率要高于CMOS，也就是说成像质量要优于CMOS。4、灵敏度差异：因为CMOS信号是以点为单位的电荷信号，而CCD是以行为单位的电流信号，读取信号时 CMOS是点直接读 取信号，CCD则是行间接读取信号，因此在像素尺寸相同的情况下，CMOS的灵敏度要低于CCD。5、成本差异：由于CMOS与现有的大规模集成电路生产工艺相同，可以一次全部整合周边设施到传感器
12、芯片中，大大节 省了外围芯片的成本；而CCD采用电荷传递的方式输出数据，只要其中有一个像素传送出现故障，就会导致 一整排的数据无法正常传送，因此控制CCD的成品率比CMOS困难许多，因此，CCD的制造成本就相对高于CMOS 传感器。如何选择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
13、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
14、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。镜 头 镜头一、分类焦距：短焦镜头、中焦镜头，长焦镜头 视场：广角、标准、远摄镜头 结构：固定光圈定焦镜头，手动光圈定焦镜头，自动光圈定焦镜头，手动变焦镜头、自动变焦镜头，自动光圈电动变焦镜头，电动三可变
15、（光圈、焦距、聚焦均可变）镜头。 镜头标准镜头：视角约50 度广角镜头：视角90 度以上，适用於拍摄距离近且范围大的景物，又能刻意夸大前景表现强烈远近感特广角镜头：100120 度长焦距镜头：适于拍摄距离远的景物，景深小容易使背景模糊主体突出，但笨重且对动态主体对焦不易反射式望远镜头：另一种超望远镜头的设计，利用反射镜面来构成影像，仅能以快门来调整曝光。微距镜头（marco lens）：除作极近距离的微距摄影外也可远摄 一、分类 镜头二、镜头简介Petzval物镜 由彼此分开的两个正光焦度透镜组所组成 的。它的特点是孔径大而视场小。三片型物镜 典型三片型物镜是柯克三片型物镜，它由 三个单透镜“
16、正、负、正”组成，它的视场 比 Petzval 型物镜的大，而相对孔径却要小 些。 镜头二、镜头简介双高斯型物镜 大孔径摄像物镜（系指 F 数 CS相机F口 ：直径大，通光量大线阵2K以上的相机采用F口CS口：直径小，焦距比C口的小C与CS口的区别仅仅在于镜头定位面到图像传感器光敏面距离不同。C是17.5mm,CS是12.5mm四、镜头参数 镜头焦距：f 光圈通光量：F 靶面最小拍摄距离分辨率视角：焦距 f 像距 v 焦距 f h * u / H 其中：hsensor宽度 H实物高度 u物距 F = f / D2 其中：f 焦距 D最大光圈直径Sensor对角线长度tg(/2) H / 2u 其中：H实物高度 u物距 每毫米线对，即每毫米能够分辨出的线 对(一黑一白)的条数 F型接口类型摄像物镜焦距表(mm)C ,CS型接口类型摄像物镜焦距表(mm)类型鱼眼型超广角型广角型标准型 焦距7.5，1517，
