视觉检测平台参数选取

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一、相机选择

1.黑白or彩色:

同样分辨率的黑白的精度高,尤其是边缘检测。且灰度信息可以直接处理。

2.面阵or线阵:

线阵相机主要用于检测精度要求很高,运动速度很快的场景。面阵相机可以直接获取二维图像信息,测量图像直观。

面阵相机的分辨率是640*480是指相机横向有640个像元,纵向有480个像元;线阵相机分辨率只体现在横向,比如2048像素的线阵相机就是说横向有2048个像元,纵向大多数为1。

3.相机芯片CMOS和CCD:

CCD:将图像转换为电信号的半导体元器件,呈棋盘式排列的小像素组成。根据光的强度产生相应的电荷,电荷的大小读取为电信号,获得每个像素的光的强度。

o灵敏度:CCD灵敏度好。

o耗电量:CMOS耗电量小。

o成本:CMOS成本低。

o噪声:CCD噪声少。

o分辨率:CCD的优秀。

结论:

目标静态不动且节约成本:CMOS

目标非高速运动:CMOS(采集速度快)

高质量图像(例如尺寸测量):CCD

4.接口选择

(1)USB接口:支持热拔热插、使用便捷、标准统一、可连接多个设备、相机可通过USB线缆供电。但没有标准的协议、主从结构,CPU占用率高、带宽没有保证。的接口一般都是可以自供电。但是也可以再接一个电源,假如usb接口供电不稳定的话,那么就可以选择外接电源来进行供电。

(3)Camerlink接口:是一种串行通讯协议。采用LVDS接口标准,具有速度快、抗干扰能力强、功耗低。从Channellink技术上发展而来的,在Channellink技术基础上增加了一些传输控制信号,并定义了一些相关传输标准。协议采用MDR-26针连接器。高速率,带宽可达6400Mbps、抗干扰能力强、功耗低。

Gige接口简单方便的进行多相机设置,支持100米线材输出。CameraLink接口是专门针对高速图像数据需求的标准接口。接口具有简单易用,实时性好的特点。目前在机器视觉中,应用最广泛的接口是Gige(以太网)接口,以太网接口在传输速度、距离、成本等方面较其他接口具有很大的优势。

5.分辨率选择

(1)确认所检测物体尺寸

(2)计算最小检测尺寸,选择合适的分辨率

B÷A×C

例如:在30mm视野范围内,检测0.1mm物件。需要200万像素相机,(y方向像素1200,30÷1200×4=0.1mm)

(3)确认处理时间

6.像元尺寸

像元尺寸指芯片像元阵列上每个像元的实际物理尺寸。像元尺寸从某种程度上反映了芯片的对光的响应能力,像元尺寸越大,能够接收到的光子数量越多,在同样的光照条件和曝光时间内产生的电荷数量越多。

像元尺寸=传感器尺寸(CCD/CMOS)÷相机分辨率(像元个数)

7.像素深度

8.精度

精度指一个像素表示实际物体的大小,精度值越小,精度越高。

单个像素对应的大小=视野宽/宽度分辨率=视野高/高度分辨率

考虑到相机边缘视野的畸变以及系统的稳定性要求,一般不会只用一个像素单位对应一个测量精度值,有时候根据光源的不同会提高计算的值,使用背光源的精度为1-3个像素,使用正光源的精度为3-5个像素:

例如:使用500W像素相机分辨率为25002000视野为100mm80mm

单个像素对应大小=0.04mm

背光的精度为0.04

正光的精度为0.12

9.高速运动抓拍

应选择全局快门的工业相机,且需要选择帧率大于运动速度的工业相机。

(1)曝光时间

要满足物体运动速度Vp*曝光时间Ts允许最长拖影S。运动速度比较快的物体拍照,为了防止长的拖影就需要极短的曝光时间,选用感光比较好的工业相机,可以实现。

(2)帧率指标

二、镜头选择

1.确认检测对象工件的最大尺寸,过程中的位置偏离

2.确认工作距离:

工作距离:视野=镜头焦距:CCD尺寸

3.弥散圆:

在焦点前后,光线开始聚集和扩散,点的影象变成模糊的,形成一个扩大的圆,这个圆就叫做弥散圆。容许弥散圆:如果弥散圆的直径小于人眼的鉴别能力,在一定范围内实际影象产生的模糊是不能辨认的。

4.景深(DOF,Depthofview):公式复杂,有在线景深计算器

o镜头焦距越小,景深越大。

o光圈越小(光圈值越大、镜片的直径越小),景深越大。使用延伸环或微距镜头时,景深会变小。

o对于同一只镜头而言,光圈越小,亮度越大,越容易聚焦。

三、光源选择

1.根据检测元件选择打光方式:

2.根据照明颜色选取:

波长短的蓝色扩散率高;波长长的红色不易扩散,透过率高,选取对比度明显的照明颜色。

想检测更细微的瑕疵时,蓝色适合。

不想受金属表面的纹路瑕疵等的影响时,红色适合。

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