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关于工业相机传感器几个尺寸及选择方法

来源:加一伟业 发布日期:2019-06-22

  在工业相机中,工业相机是一种比较重要的配件。而在工业相机中,图像传感器又是最最关键核心的东西。而图像传感器的靶面的大小,往往直接关系到成像的质量。通常来讲,图像的成像质量与像素的大小成正比。这也就意味着,同样大小的图像传感器,如果分辨率越高,那么像素尺寸就越小,其成像质量也就会越差。

  就如工业上的1/2.3’CMOS传感器,分辨率通常只在500万像素级别,而民用的1/2.3’CMOS传感器,则分辨率可以做到1600万像素甚至更高的级别。因此工业相机的成像质量往往要比民用的相机成像质量要好;同时,如果相同分辨率的相机,传感器面积越大,则其单位像素的面积也越大,成像质量也会越好。同样的500万像素的相机,2/3’的传感器成像质量就要好于1/2’的。

工业相机传感器尺寸

  工业相机的靶面大小,如果要求不是太严格,可以直接按照公式计算。通常厂家会告诉你多少寸的传感器,那么就可以直接使用16mm*X’的传感器得到工业相机的图像传感器的靶面对角线长度。之所以使用16mm代表1寸,而不是使用25mm,这个是有历史原因的,可以查看相关历史文档。这样1/2’传感器对角线则为8mm,按照一般的传感器的长宽比为4:3的话,那么就对应勾股定理,1/2’的传感器长宽分辨率为6.4mm、4.8mm。其实厂家也会告诉你像元的大小以及分辨率,同样可以计算传感器的靶面大小。如某相机的分辨率为2588*1940的500万像素,像元大小为2.2um,则其传感器的尺寸为2588*2.2=5694um=5.694mm,宽方向为1940*2.2=4268um=4.268mm,即为1/.25’的传感器。当然现在的传感器像素一般是正方形的像素,如果是矩形的像素,则分别使用像素长*分辨率的长、像素宽*分辨率的宽即可。按照后面这种像素*分辨率计算得到的靶面大小是肯定准确的。

  通常为了麻烦不计算,都会直接把常用的几个传感器的尺寸记在心里,常用的传感器尺寸有2/3’、1/2’、1/2.5’、1/1.8’、1/3’、1/4’等

工业相机传感器尺寸

工业相机的选择方法

  信号

  工业相机的信号类型有模拟信号和数字信号两种。模拟相机必须有图像采集卡,标准的模拟相机分辨率很低,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。工业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。

  分辨率

  根据具体需求来选择相机分辨率的大小,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,所以我们为了提高系统的精准度和稳定性,最好取缺陷的面积在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,即最低不能少于300万像素。

  需要选择合适的分辨率,根据系统的需求来选择相机分辨率的大小,通常系统的像素精度等于视场(长或宽)除以相机分辨率(长或宽)。

  如视场为10mm×7.5mm,使用130万像素的相机,则相机分辨率为1280×960Pixel,则像素精度为10mm÷1280Pixel=0.0078mm/Pixel;下面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,要求的检测精度是0.01mm。首先假设我们要拍摄的视野范围在12*10mm,那么相机的最低分辨率应该选择在:(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的缺陷的话,那么最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,因此一般而言是选用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精准度和稳定性,最好取缺陷的面积在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,即最低不能少于300万像素,通常采用300万像素的相机为最佳 。

  芯片

  工业相机从芯片上分,有CCD和CMOS两种。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芯片的相机为最适宜。

  色彩

  如果我们要处理的是与图像颜色有关,那当然是采用彩色相机,否则建议你用黑白的,因为黑白的同样分辨率的相机,精度比彩色高。

Calibrate_Camera_DSC_79716.jpg

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。

  除了工业相机的功能之外,还要考虑到使用的具体情况以及相机的价格。生产厂家等。外部因素和内部条件相互结合才能选择出最合适的工业相机,海约电子有限公司就是符合要求的生产厂家。

  以下是相关网友的提问:

  1、工业相机怎么选型?

  做图像处理,处理的对像是从工业相机来的图像,所以,工业相机的选择是不可缺少而且非常重要的一步。

  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;而相机的桢率(最高拍照频率)跟像素有关,通常分辨率越高桢率越低,不同品牌的工业相机的桢率略有不同;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。

  2、工业相机的镜头要如何选择才能达到理想的效果?

  选择工业相机镜头时,要注意:

  1. C接口还是CS接口,C接口的接口距离是17.5mm,CS接口的接口距离是12.5mm,用错了就不能合焦;

  2. 要根据感光器件的大小来选择镜头,是2/3寸感光芯片的要选择对应成像圈的镜头,如果选择了1/3"或1/2“的,会出现很大的暗角。

  3. 选择焦距,即选择视野范围比观测范围稍大一点的镜头。

  4. 景深与光环境的配合,光线充足,配备光源照射的地方可以选用小光圈,加大景深,提高拍摄清晰度。光线不足的地方需要稍大一点的光圈或采用高感光度的感光芯片。