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工业相机的主要参数及镜头分类

来源:加一伟业 发布日期:2019-08-30

  1. 分辨率(Resolution):相机每次采集图像的像素点数(Pixels),对于数字相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,模拟相机已经逐步被数字相机代替,且分辨率已经达到6576*4384。

  2. 像素深度(Pixel Depth):即每像素数据的位数,一般常用的是8Bit,对于数字相机机一般还会有10Bit、12Bit、14Bit等。

  3. 最大帧率(Frame Rate)/行频(Line Rate):相机采集传输图像的速率,对于面阵相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.)。

  4. 曝光方式(Exposure)和快门速度(Shutter):对于线阵相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,高速相机还可以更快。

  5. 像元尺寸(Pixel Size):像元大小和像元数(分辨率)共同决定了相机靶面的大小。数字相机像元尺寸为3μm~10μm,一般像元尺寸越小,制造难度越大,图像质量也越不容易提高。

  6. 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性,一般响应范围是350nm-1000nm,一些相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。

  7.接口类型:有Camera Link接口,以太网接口,1394接口、USB接口输出,目前最新的接口有CoaXPress接口。

  工业相机镜头分类

  镜头是机器视觉系统中的重要组件,对成像质量有着关键性作用,它对成像质量的几个最重要指标都有影响,包括:分辨率、对比度、景深及各种像差。镜头不仅种类繁多,而且质量差异也非常大,但一般用户在进行系统设计时往往对镜头的选择不够重视,导致不能得到理想的图像,甚至导致系统开发失败。所以在选购镜头前先了解一些基础知识是非常必要的。

  认识镜头

  镜头将三维被测物体和它周围的环境光学成像并投影在摄像头的二维图像传感器平面上。一般这个平面是长宽比为4:3的矩形,我们称这个矩形为成像面

  和成像面中的图像对应的物体平面被称作视野

  从被测物体到镜头的距离称为工作距离。以镜头最佳聚焦时的WD为中心,前后存在一个范围。

  在此范围内镜头能在像平面上获得清晰的图像,这个范围被称为景深。

  参数解读

  物镜的焦距f:物镜的焦距决定了物体在成像面上成像的大小,用不同焦距的物镜对同一位置物体成像时,焦距越长,所得的像也越大。

  相对孔径:镜头光圈的大小用相对孔径F=D/f来表示,其中D为镜头中光线能通过的圆孔直径,f为焦距。D越大能收集和通过的光线越多,同时,焦距越短,这些光线到达成像面的密度越高。

  物镜的视场角2ω:决定了在成像面上良好成像的空间范围。当焦距f一定时,视场角越大,成像也越大;同时,当成像面的尺寸一定时,焦距越长,视场角越小。

  镜头的分类

  按镜头接口分类:

  CCTV(C-MOUNT)、35mm摄像镜头

  按等效焦距分类:

  广角镜头、长焦距镜头、中焦距镜头、远心镜头、微距镜头。

  按功能分类:

  变焦距镜头(变倍镜头)、可变光圈镜头。

  应用案例

  两种典型相机产品镜头选择案例:

  X_Ray专用千兆网相机采用百万像素CCD传感器,适用于对图像清晰度要求较高的医疗行业。由于投射于图像传感器的光学图像质量,直接影响到整体图像的质量,如需完全清晰的捕捉百万像素摄像机所呈现的高清晰度,必须适配高品质的百万像素镜头。百万像素镜头可使光学图像呈现更高的对比度、亮度和锐度,可以清晰的捕捉图像细节,无论中心还是边缘,都可以清晰呈现。

  印刷检测系统中使用的面阵相机镜头在选择过程中,需要综合考虑物距、光照条件等因素来选择合适的焦距,以适应现场复杂的使用条件。同时为了使其在测量过程中具有足够的分辨率,所以采用电动三可变镜头,此镜头焦点、聚焦、光圈三个参数均可通过电动马达驱动变化,有效的保证了输出图片的清晰度。

  以下是相关网友的提问:

  1、工业相机的性能参数主要有哪些?

  工业相机的性能参数很多,主要的参数有以下这些,仅供参考:

  .分辨率:是指相机面阵传感器相敏面上的像素分布,直接影响拍摄的清晰度

  .帧率:指相机1秒钟拍摄的相片数,拍摄高速运动的物体时,帧率高低对拍摄效果影响很大

  .传感器型号:主要是CCD和CMOS两种,这两种传感器各有利弊,但是CMOS将是市场主流

  .像元尺寸:即单个像素的大小,像元尺寸越大,相机感光的灵敏度越高

  .相机接口:工业相机的接口分很多种,用的最多的有Cameralink、Coaxpress和USB3.0等。其中,在数据传输速度上Coaxpress相比其他接口更胜一筹。

  2、工业镜头接口有哪些分类?

  工业镜头一般C接口的

  就像安卓数据线一样

  基本上都是行业统一的,也为了相互兼容

  C口镜头(C-Mount),后口为25mm直径的螺丝口接口,像面尺寸(Format):2/3 / 1/2 英寸,高清镀膜,玻璃镜片,金属外壳,光圈无档位变换,能够光圈全开与全关 。C卡口螺纹的大径是1inch,即25.4mm,螺距为一英寸32牙。