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工业相机丢帧的主要原因及用途有哪些

来源:加一伟业 发布日期:2019-09-07

  在机器视觉系统中,许多视觉应用遇到了工业相机引起的帧丢失,严重影响了后续的图像处理。这是什么原因?如何解决这个问题?主要原因有三:

  首先,可视化软件的原因

  主要查看图像空间等待可视化软件进行计算,是否存在缓冲机制,以增加图像缓存的缓冲时间,从而可以处理程序的操作。如果图像在稳定操作下比CPU的整体处理速度更快地进入,则当缓存过载时,将发生帧丢失。

  第二,工业相机本身

  图像传感器首先将图像传送到工业相机的芯片,然后传送到PC。如果PC系统太忙而不能及时处理接收到的图像,并且图像传感器继续传送新图像,则工业相机必须有足够的存储器缓存,否则它将导致帧丢失。

  第三、PC系统硬件原因

  这里,PC硬件驱动程序有偏差。对于PC机来说,最重要的事情是驱动程序的效率和CPU中内核模式的线程数。接收效率不高,工业相机没有足够的缓冲存储器。帧丢失也会发生。

  工业相机出现掉帧现象的原因是数据通道被阻塞,无法进行技术处理。因此,当捕获新图像时,可以强制丢弃先前图像,或者强制丢弃新图像。为了解决这个问题,设计者需要精确地设计驱动和工业相机硬件数据传输的每个部分

  工业相机出现掉帧现象的原因是数据通道被阻塞,无法进行技术处理。因此,当收集新图像时,可以强制丢弃先前的图像,或者强制丢弃新图像。一般来说,工业相机的帧丢失与工业相机所使用的传输接口无关。无论是USB、1394、GigE还是相机链接,设计不当的驱动程序或工业相机硬件都是帧丢失的真正原因。

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  何解决帧丢失问题?

  为了解决这个问题,设计者需要精确地设计驱动和工业相机硬件数据传输的每个部分。有三个地方阻止图像数据:

  1、工业相机的一部分

  图像传感器将图像传输到相机上的USB芯片,将USB传输到PC,如果PC系统忙于处理接收到的图像,并且图像传感器继续传输新的图像数据,则工业相机必须有足够的存储器缓冲区,反之亦然。

  2、可视化软件程序部分

  该可视化软件具有用于等待所计算的图像空间的缓冲机制,以便增加图像的缓冲以获得缓冲时间,从而可以处理程序的操作,但是如果操作稳定,则CPU的整体处理速度更快。比图像。速度很慢,当缓存总是超载时,就会出现帧丢失。

  3、硬件PC系统部分

  这部分偏向PC硬件驱动程序,与可视化软件程序无关。PC机接收的关键是驱动程序的效率,在内核模式下有多少线程处于CPU时间,接收效率不高,工业相机没有足够的缓冲存储器会导致帧丢失。

  工业相机具有非常快的帧速率。事实上,只要有足够的容量来调整系统的“临时”忙碌,工业相机缓存就不会像PC程序那样扩大规模。USB工业相机将丢弃帧。只有一种情况,机器视觉软件比工业相机图像慢。软件缓存已满,无法存储新图像。但这是系统数据,而不是工业相机掉数据。在这种情况下,不管使用1394接口、USB接口或GigE接口的工业相机,任何接口的工业相机都将得到相同的结果。

  因此,在购买工业相机时,必须详细检查其参数,并选择项目的实际要求,以避免发生掉帧事件。

  工业相机用途有哪些?

  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有序的电信号。工业相机的用途主要有以下几方面:

  1、工业领域,如开发金属材料及树脂材料时,用来观察材料受到冲击时内部裂纹产生的方向、状态等,可用来分析材料被破坏时物质的结构,及电子产品的工业在线检测等;

  2、体育项目上,如捕捉棒球及高尔夫球击球时球的状态、和空气产生的阻力等等;

  3、在开发产品和验证产品等方面,数字工业相机对被摄物的大小没有限制,根据镜头的条件,既可拍摄一般物质,也可用于显微镜摄影。

  4、包装和标签行业的印刷过程中,能够实时检测到高速印刷中非常细微的印刷缺陷。发现印刷缺陷可以为生产提供有价值的信息,以便在生产过程中采取措施,减少最终的损失。各种印刷中常见的缺陷如划痕、灰尘、漏印、墨痕和褶皱等都可以轻松被检测出来。不但提高投资回报和减少废品发出,更提高了客户满意度和信任度。

  5、其他领域,如:机器视觉、科研、军事科学、航天航空等众多领域,尤其是在智能交通行业:超速抓拍,闯红灯电子警察、高速公路、卡口收费等交通行业也得到了良好的使用。

  以下是跟工业相机相关文章:

  【浅谈工业相机丢帧现象】

  工控摘要:一般而言,工业相机丢帧与工业相机所采用的传输接口是没有关系的,无论是USB,还是1394、GigE、或者是cameralink,设计不良的驱动程序或工业相机硬件才是造成丢帧的真正原因。设计不良的工业相机之所以会发生丢帧的现象,其实就是资料通道的堵塞,无法及时处理,所以新的图像进来时,前一张可能被迫丢弃,或是新的图像被迫丢弃。要解决这问题,需要设计者针对驱动程序与工业相机硬件资料传输的每个环节进行精密的设计。

  图像资料堵塞的地方有三个:

  1、工业相机的部分图像传感器传送图像到相机上的USB芯片,USB再传送给PC端,如果PC端系统太忙碌,来不及处理接收的图像,而图像传感器又持续传送新的图像资料,这时工业相机就要有足够的记忆体缓存,反之就会产生丢帧现象。

  2、视觉软件程序部分视觉软件对于等待计算的图像空间,有无缓冲的机制,以加大图像的缓存争取缓冲的时间,让程序的运算来得及处理,但若稳定的运作情况下,CPU的整体处理速度比图像进来的速度慢,那缓存总有超载的时刻,就会有丢帧的情况发生。3、硬件PC系统部分这部分偏重PC硬件驱动程序,跟视觉软件程序无关,PC端的

  接收zui关键就是驱动程序的效率,以及WINDOWS有多少内核模式下的线程在瓜分CPU的时间,接收的效率不好,工业相机又没有足够的缓冲记忆体,就会造成丢帧的现象。

  工业相机的帧速非常快,实际上工业相机的缓存不会像PC的程序可以无限制的加大,只要有足够的容量用以调节系统“暂时”的繁忙就够了。USB工业相机会丢帧,只有一种情况就是机器视觉软件运算的速度比工业相机图像进来的速度还慢,时间长了软件缓存堆满了,无法再存放新图像但这是系统掉资料,不是工业相机掉资料。在这种状况不论使用1394接口的工业相机,还是USB接口,又或者是GigE接口,任何接口的工业相机都会得到相同结果。

  【机器视觉工业相机丢帧现象怎么解决】

  1、工业相机的部分

  图像传感器传送图像到相机上的USB芯片,USB再传送给PC端,假如PC端系统太繁忙,来不及处理接收的图像,而图像传感器又继续传送新的图像资料,这时工业相机就要有满意的记忆体缓存,反之就会发生丢帧现象。

  2、视觉软件程序部分

  视觉软件关于等候计算的图像空间,有无缓冲的机制,以加大图像的缓存抢夺缓冲的时间,让程序的运算来得及处理,但若安稳的运作情况下,CPU的整体处理速度比图像进来的速度慢,那缓存总有超载的时间,就会有丢帧的情况发生。

机器视觉工业相机丢帧现象怎么解决

3、硬件PC系统部分

  这部分偏重PC硬件驱动程序,跟视觉软件程序无关,PC端的接收最要害就是驱动程序的功率,以及WINDOWS有多少内核方式下的线程在分割CPU的时间,接收的功率欠好,工业相机又没有满意的缓冲记忆体,就会构成丢帧的现象。

  工业相机的帧速非常快,实际上工业相机的缓存不会像PC的程序可以无限制的加大,只需有满意的容量用以调度系统“暂时”的繁忙就够了。USB工业相时机丢帧,只需一种情况就是机器视觉软件运算的速度比工业相机图像进来的速度还慢,时间长了软件缓存堆满了,无法再寄存新图像但这是系统掉资料,不是工业相机掉资料。在这种情况不管运用1394接口的工业相机,仍是USB接口,又或者是GigE接口,任何接口的工业相机都会得到相同效果。

  工业相机的帧速非常快,实际上工业相机的缓存不会像PC的程序可以无限制的加大,只要有足够的容量用以调节系统“暂时”的繁忙就够了。USB工业相机会丢帧,只有一种情况就是机器视觉软件运算的速度比工业相机图像进来的速度还慢,时间长了软件缓存堆满了,无法再存放新图像但这是系统掉资料,不是工业相机掉资料。在这种状况不论使用1394接口的工业相机,还是USB接口,又或者是GigE接口,任何接口的工业相机都会得到相同结果。

  【工业相机的用途】

  工业相机(俗称:工业摄像机)是机器视觉系统的重要组成部分,在机器视觉系统中有着非常重要的作用。相比传统相机(摄像机)而言,它具有高稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等优势。

  工业相机与普通数码相机的区别主要体现在以下几个方面:

  1、工业相机的性能强劲,稳定可靠,易于安装,相机结构紧凑结实不易损坏,连续工作时间长,可在较恶劣的环境下使用,一般的数码相机是做不到这些的。例如:民用数码相机无法连续长时间工作,无法快速连拍,没有安装孔位,无法固定于机台上;

  2、工业相机的快门时间非常短,可以抓拍快速运动的物体。例如,把名片贴在电风扇扇叶上,以最大速度旋转,设置合适的快门时间,用工业相机抓拍一张图像,仍能够清晰辨别名片上的字体。用普通的相机来抓拍,是不可能达到同样效果的;

  3、工业相机的图像传感器是逐行扫描的,而民用相机的图像传感器是隔行扫描的,甚至是隔三行扫描的。逐行扫描的图像传感器生产工艺比较复杂,成品率低,出货量少,世界上只有少数公司能够提供这类产品,例如Dalsa、Sony,而且价格昂贵。

  4、工业相机的帧率远高于普通相机。根据相机分辨率不同,每秒可以拍摄几张到几百张图片,甚至成千上万张图片,而民用相机只能拍摄几张图像,相差较大。

  5、工业相机通常输出的是裸(rawdata),其光谱范围也往往比较宽,比较适合进行高质量的图像处理算法,例如机器视觉(MachineVision)应用。而普通相机拍摄的图片,其光谱范围只适合人眼视觉,并且经过了压缩,图像质量较差,不利于分析处理。

  6、工业相机相对普通相机来说价格较贵。主要还是由市场需要来决定的。工业相机的出货量远不如民用相机,因此成本居高不下是必然的。

  工业相机和普通相机的区别

  1、工业领域,如开发金属材料及树脂材料时,用来观察材料受到冲击时内部裂纹产生的方向、状态等,可用来分析材料被破坏时物质的结构;

  2、体育项目上,如捕捉棒球及高尔夫球击球时球的状态、与空气产生的阻力等等。

  3、包装和标签行业的印刷过程中,能够实时检测到高速印刷中非常细微的印刷缺陷。发现印刷缺陷可以为生产提供有价值的信息,以便在生产过程中采取措施,减少最终的损失。各种印刷中常见的缺陷如划痕、灰尘、漏印、墨痕和褶皱等都可以轻松被检测出来。不但提高投资回报和减少废品发出,更提高了客户满意度和信任度。

  4、在开发产品和验证产品等方面,数字工业相机对被摄物的大小没有限制,根据镜头的条件,既可拍摄一般物质,也可用于显微镜摄影。