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选择工业相机的八大技巧及工业镜头的清洁方式

来源:加一伟业 发布日期:2019-09-22

  工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件,其基础功能就是将光信号转变成为有序的电信号。选择合适的工业相机也是机器视觉系统设计中的重要环节,工业相机不仅直接决定所采集到的图像分辨率、图像质量等,同时也与整个系统的运行模式直接相关。相比于传统的民用相机而言,具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等优点。

  在选购[工业相机]的时候,需要确定下面几点,以便在应用中更准确、更高效的选择相机,减少成本的损失,提供工作效率。

1、模拟相机OR数字相机

  模拟相机必须带数字采集卡,标准模拟相机的分辨率非常低,相机帧率也是固定不变的。这个要根据实际需求来选择。另外模拟相机采集到的是模拟信号,经数字采集卡转换为数字信号进行传输存储。模拟信号可能会由于工厂内其他设备的电磁干扰而造成失真。

  随着噪声水平的提高,模拟相机的动态范围会降低。动态范围决定了有多少信息能够被从相机传输给计算机。数字相机采集到的是数字信号,数字信号不受电噪声影响,因此,数字相机的动态范围更高,能够向计算机传输更精确的信号。

2、相机分辨率

  根据系统的需求来选择相机分辨率的大小,以一个应用案例来分析。 假设检测一个物体的表面划痕,要求拍摄的物体大小为10*8mm,要求测精度是0.01mm。假设我们要拍摄样品的视野范围在12*10mm,那么工业相机低分辨率则应该选择在:(12/0.01)*(10/0.01)=1200*1000,约为120万像素的相机。

  也就是说一个像素对应一个检测缺陷的话,那么低分辨率必须不少于120万像素,但市面上常见的是130万像素的相机,因此一般是选用130万像素的相机。但实际问题是,如果一个像素对应一个缺陷的话,那么这样的系统一定会极不稳定,因为随便的一个干扰像素点都可能被误认为缺陷。

  所以我们为了提高系统的准确度和稳定性,取缺陷的面积在3到4个像素以上,这样我们选择的相机也就在130万乘3以上,即低也不能少于300万像素,通常采用300万像素的相机为佳。

  换言之,如果采用亚像素算法,130万像素的相机也能基本上满足需求,但因为边缘清晰度的影响,随便偏移一个像素,精度就受到了极大的影响。所以,假如选择300万的工业相机,还可以允许提取的边缘偏离3个像素,这就保证了测量的精度。

3、CCD OR CMOS

  如果要求拍摄的物体是运动的,要处理的对象也是实时运动的物体,那么当然选择CCD芯片的相机更为适宜。CMOS相机如果采用帧曝光的方式的话,也可以当作CCD来使用的。

  假如物体运动的速度很慢,在我们设定的相机曝光时间范围内,物体运动的距离很小,换算成像素大小也就在一两个像素内,那么选择CMOS相机也是合适的。但超过2个像素的偏差,物体拍出来的图像就有拖影,这样就不能选择CMOS相机了。

  4、彩色 OR黑白

  如果我们要处理的是与图像颜色有关的物体,那当然是采用彩色相机,否则建议你用黑白相机,因为黑白的同样分辨率的相机,精度比彩色高,尤其是在看图像边缘的时候,黑白的效果更好。

  5、传输接口

  根据传输的距离、稳定性、传输的数据大小选择USB、1394、Camerlink、百兆/千兆网接口的相机。

6、帧率

  根据要检测的速度,选择相机的帧率一定要大于或等于检测速度,等于的情况就是你处理图像的时间一定要快,一定要在相机的曝光和传输的时间内完成。

  7、线阵 OR面阵

  对于检测精度要求很高,面阵相机的分辨率达不到要求的情况下,当然线阵相机是必然的一个选择。

  8、CCD靶面

  靶面尺寸的大小会影响到镜头焦距的长短,因为在相同视角下,靶面尺寸越大,焦距越长。在选择相机时,特别是对拍摄角度有比较严格要求的时候,CCD靶面的大小,CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。

  因此在选择CCD尺寸时,要结合镜头的焦距、视场角一起选择,一般而言,选择CCD靶面要结合物理安装的空间来决定镜头的工作距离是否在安装空间范围内,要求镜头的尺寸一定要大于或等于相机的靶面尺寸。

  工业镜头的清洁方式

  工业镜头是一种比较精密的产品,镜头都是采用了镀膜技术制造的,其外表是非常娇贵的。使用时间长的话需要定期做清洁,镜头保养好可以延长镜头的使用寿命,干净的镜头可以保证拍摄效果的完美呈现,获得高清、高对比度的图像。但不适当的清洗会损坏基层上或镜头上磨光的表面和专用的覆盖物,玻璃或覆盖物表面的损坏会降低所有应用中的性能,对器件制造商的检查决定着合适的护理和清洗程序。

一、工业镜头的清洁保养技巧:

  当然,工业镜头清洁保养绝非用块布随便擦擦那么简单。下面教您几个清洗保养工业镜头的小技巧:

  1.保持手持镜头的边缘,千万不要用手指触摸镜头表面。手指上的湿气有时候会损伤镜头上的覆盖物,而且如果手指长时间停留在镜头表面,它就会变成一个污点。即使你戴上手套,也要避免触摸镜头表面;

  2.不要用金属工具或钳子处理镜头。通过使用木制的、竹制的和塑料制的工具来处理镜头会减少对镜头损坏的机率。对于小镜头可以用手持的真空笔;

  3.保持将镜头放置到软的表面上,特别是如果光学表面是凸起的。静止地放置到坚硬的桌面上会造成表面的刮痕;

  4.对于镜头系统或装配来说,在没有使用的时候盖上镜头盖能保护光学表面不被损坏;

  5.在储藏镜头时需要单独在干净的,软的镜头盒子中包裹并放置到安全的地方。千万不要把没有包裹的镜头一起放在一个盒子或袋子中,因为它们相互接触会损伤。千万不要把它们放在有重物的下面。

  日常镜头的保养,并不等于要天天擦镜头,镜头表面极小面积的灰尘、水渍,对于成像其实并无太大影响,大家千万不要指望可以把镜头擦出刚出厂时的状态。对于口径比较小镜头,用气吹吹掉镜头表面的灰尘就可以,如果遇到吹不掉的大面积污渍,可以用镜头布轻轻擦拭(先吹后擦,顺序不能错,步骤也不能少)。

  如果需要用到镜头水清洁镜头的话,事先要准备棉花。先做3-5个较小的棉花球,压成饼状,大小以镜面三分之一为准,再准备3-5个大的棉花球,也压成饼状,大小为镜面三分之二面积。用较小的棉花球蘸取少量镜头水,从中心以螺旋状擦拭镜头表面,然后,趁镜头水未干的时候,用大的棉花球以同样方式擦拭。

  特别提示:如果您的工业相机或摄像机可以外接滤镜的话,还是加一块UV镜比较好,可以有效地阻挡灰尘,起保护镜头的作用。

 

  以下是相关网友的提问:

  1、工业相机选型需要注意些什么问题?

  精度(像素选择)

  环境(是否有红外或者紫外波段)

  拍摄运动还是静止(帧曝光还是滚动行曝光)

  靶面大小、像元大小

 

  帧率大小等

  2、如何清洗和保养工业相机?

  1 不要用手指触摸镜头表面

  不管是清洗或是平时使用,应保持手持镜头的边缘,千万不要用手指触摸镜头表面。相机镜头是非常精密的部件,其表面做了防反射的涂层处理,用手指触摸镜头,镜头表面会粘上油渍及指纹,对涂层有害,从而影响工业相机使用。

  2 清洗用具的选择

  通常来说,压缩空气就足以清除掉工业相机芯片内部的所有杂质,但不宜使用喷雾剂类型的压缩空气,因为这种喷雾剂经常含有水、油等可能损坏芯片表面的物质。同时微纤维可以深入镜头的表面清除杂质,可以实现彻底清除杂质的目的。擦拭工业相机,可以选择浓度90%以上的纯酒精,但注意,不要使用异丙醇,因为异丙醇会吸收空气中的水分,在传感器表面留下液体痕迹。

  注:不要用金属工具或钳子处理工业相机的镜头,应通过使用木制的、竹制的和塑料制的工具来处理,以免留下划痕。

  3 对不同污渍的清洗要求

  1)镜头灰尘:可以使用镜头笔,是专门为光学镜头而设计的,不能用于湿的表面,也不能和镜头水、镜头清洁液等混用。镜头污渍:推荐可丢弃式的专业镜头擦拭纸(擦镜纸)。用吹尘器除去。且勿使用酒精、汽油或稀释剂等挥发性溶剂否则会损坏表面光泽。要注意的是务必不能使用金属工具或钳子之类来处理镜头,否则会在它表面留下划痕。

  2)相机上有指印或灰尘:气吹或者用用柔软、干燥的布擦拭。若相机污染非常顽固:用布蘸适量中性清洁剂,然后擦干。勿使用汽油或稀释剂等挥发性溶剂否则会损坏表面光泽。

  3)机身缝隙:用清洁棉棒清洁相机缝隙,使用尖头清洁棉棒蘸取少量清洁液,沿按钮或转盘边缘轻轻擦拭。若相机上有指印或灰尘,用柔软、干燥的布擦拭,机身也要用柔软、干燥的布擦拭,如果污染非常顽固,可用布蘸适量中性清洁剂,然后擦干。

  4)传感器:一般的粉尘可以用气吹处理,将气吹尽可能近地挨近传感器可以更好地将灰尘吹走;面对顽固的油性灰尘,气吹无法吹走,此时可以使用清洁棒(果冻笔,顶端有粘性)来进行处理。

  5)小镜头:可以用手持的真空笔。

  4 保持将镜头放置到软的表面上

  保持将镜头放置到软的表面上,特别是如果光学表面是凸起的,静止地放置到坚硬的桌面上会造成表面的刮痕。

  5 不使用时盖上镜头盖,保存好

  对于工业镜头系统或装配来说,在没有使用的时候盖上镜头盖能保护光学表面不被损坏。如果长期不使用相机,那最好在取出电池后,使用密封的包装放置,如果能配备一个防潮箱再好不过。另外千万不要把没有包裹的镜头一起放在一个盒子或袋子中或置于重物下方,以免损坏。