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工业相机知多少(2)

发布时间:2019-07-02 14:59 来源:伟顾德
26:USB 接口的工业相机与1394 接口工业相机的区别在哪里?

USB 相机与1394 相机从接口方面来说影响到我们选择的因素主要有以下几点:
a)协议规范:1394 设备相关工业规范协议有50 多种,涉及到从摄像机、工业相机、等设备。各厂家的1394 工业相机大都遵循DCAM 工业规范。而USB 工业相机的接口是近期从商业PC 应用中发展起来的商业规范。
b)供电方式:1394 工业相机操作电压为8 到30VDC,USB 工业相机工作电压是5VDC。从供电范围角度看,1394接口符合工业领域单独设备的直流供电要求,比如12VDC 或24VDC;而USB 接口采用电子线路TTL 标准电压供电,一般做设备内部供电使用。
c)操作系统配合:1394 接口工业相机在系统重新启动后能够保持原先的地址不变,而USB 接口工业相机每次启动后都需要系统重新分配地址的。
d)数据传输:1394 接口在处理多台工业相机的数据传输时,有着先天的优势。从发展背景来看,USB 接口是承接RS232 接口的新一代高速数据传输接口,而1394 接口的工业相机是作为替代SCSI 和PCI 总线的而设计的。

27:智能工业相机与一般工业相机区别在哪里?
智能相机与工业相机区别,简言之:智能相机是一种高度集成化的微小型机器视觉系统;而工业相机是机器视觉系统的组成部分之一。

28:智能工业相机中图像采集单元的主要功能是什么?
在智能相机中,图像采集单元相当于普通意义上的CCD/CMOS 相机和图像采集卡。它将光学图像转换为模拟/数字图像,并输出至图像处理单元。

29:智能工业相机中图像处理单元起什么作用
在智能工业相机中,图像处理单元类似于图像采集、处理卡。它可对图像采集单元的图像数据进行实时的存储,并在图像处理软件的支持下进行图像处理。

30:智能工业相机中图像处理软件的主要作用是什么?
图像处理软件主要在图像处理单元硬件环境的支持下,完成图像处理功能。如几何边缘的提取、Blob、灰度直方图、OCV/OVR、简单的定位和搜索等。在智能相机中,以上算法都封装成固定的模块,用户可直接应用而无需编程。

31:智能工业相机中网络通信装置起什么作用?
网络通信装置是智能相机的重要组成部分,主要完成控制信息、图像数据的通信任务。智能相机一般均内置以太网通信装置,并支持多种标准网络和总线协议,从而使多台智能相机构成更大的机器视觉系统。

32:从那几个方面来比较工业相机的几种接口?
以下是工业相机几种接口的比较:
接口 GigE(千兆以太网)接口 Firewie(1394接口) USB 接口 Camera Link接口
标准类型 Commercial Consumer consumer Commercial
连接方式 点对点或LAN Link(Cat5TP-J45) 点对点共享总线 主/从共享总线 点对点(MDR b26pin)
带宽 <1000Mb/s连续模式 <400Mb/s连续模式 <12Mb/s USB1
<480Mb/s USB2
突发模式
<2380Mb/(base)
<7140Mb(full)
连续模式
距离 <100m(no switch) <4.5m <5m <10m
可连接设备数量 Unilimited 63 127 1
PC Interface GigE NIC PCI Card PCI Card PCI Frame grabber

33:选择工业相机时应注意什么?
1、根据应用的不同来决定是需要选用CCD 还是CMOS 相机CCD 工业相机主要应用在运动物体的图像提取,如贴片机,当然随着CMOS 技术的发展,许多贴片机也在选用CMOS 工业相机。用在视觉自动检查的方案或行业中一般用CCD 工业相机比较多。 CMOS 工业相机由成本低,功耗低也应用越来越广泛。
2、分辨率的选择,首先考虑待观察或待测量物体的精度,根据精度选择分辨率。其次看工业相机的输出,若是体式观察或机器软件分析识别,分辨率高是有帮助的;若是VGA 输出或USB输出,在显示器上观察,则还依赖于显示器的分辨率,工业相机的分辨率再高,显示器分辨率不够,也是没有意义的;利用存储卡或拍照功能,工业相机的分辨率高也是有帮助的。
3、与镜头的匹配,传感器芯片尺寸需要小于或等于镜头尺寸,C 或CS 安装座也要匹配(或者增加转接口);
4、相机帧数选择,当被测物体有运动要求时,要选择帧数高的工业相机。但一般来说分辨率越高,帧数越低;

34:如何设置工业相机中的“自动增益控制”功能?
工业相机内有一个将来自 CCD 的信号放大到可以使用水准的视频放大器,其放大即增益,等效于有较高的灵敏度,然而在亮光照的环境下放大器将过载,使视频信号畸变。当开关在 ON 时,在低亮度条件下完全打开镜头光圈,自动增加增益以获得清晰的图像。开关在 OFF时,在低亮度下可获得自然而低噪声的图像。

35:如何来选购图像采集卡?
在选购及使用图像采集卡时,需要考虑的两个关键性的因素为:硬件的可靠性以及软件的支持。在其它条件都同等的情况下,一块复杂具有更多器件的卡会比器件较少的卡耗散更多的热量。好的设计会采用更多的ASIC(Applica tion-specific integrated circuits)和可编程器件以减少电子器件的数量,而达到更高的功能。还可以选择具有更少的无用功能的卡以减少不必要的麻烦。过压保护是可靠性的一个重要指标。接近高压会在视频电缆产生很强的电涌,在视频输入端和I/O 口加过压保护电路可保护采集卡不会被工业环境电磁干扰会产生的高压击穿。选择采集卡的同时还必须考虑此视觉系统要选用的软件与采集卡是否兼容,是否使用方便,其软件是否要求付费等。

36:高速工业相机与一般工业相机相比有哪些优势?
1. 高速实时无压缩图像记录,实时显示,设定速度回显;
2. 系统采用直接将数据写入硬盘的记录方式,解决了传统内存记录方式记录时间短的问题,同时解决了传统采集;
系统传输速度受PCI 总线带宽限制的问题;
3. 保证100%不丢帧,解决了传统内存记录方式易丢帧、缺乏断电保护等问题;
4. 系统独立工作,几乎不占用计算机资源,可靠性高;
5. 一套系统中可支持多块板卡和相机,同时对多个目标进行跟踪记录;
6. 支持多种外部信号的叠加融合;
7. 支持多种图像格式,有多种软硬件外触发功能;
8. 软件接口简单,便于二次开发和实时处理。

37:红外相机有哪些类别?
红外相机主要近红外相机、短波红外相机、高速红外相机、中波红外系列相机、基于DSP长波红外系列相机有下几类;

38:如何来提高工业相机的灵敏度?
工业相机的灵敏度是可以通过设置工业相机的以下功能来实现的:
提高工业相机灵敏度的技术
名称 功能 技术要点
Bining功能 灵敏度提高,分辨率降低,帧速提高:适合光强较弱而分辨率要求较低的场合 提供帧、行、列同步信号,设置合并电路或合并软件
像增强 使微光图像得到显著增强,适合弱光场合 用像增强器提高图像亮度
增透膜技术 使入射光的反射率降为0,最大限度的利用入射光 在感光芯片表面镀增透膜,利用光的折射原理提高光的透过率
普照CCD 增强成像器件的灵敏度,适合弱光场合 减薄成像器件的厚度,光从感光芯片背面入射
微透镜 提高像素灵敏度,降低像素噪声,提高有效填充因子 在感光像元上添加微透镜
片内倍增 增加载流子数量,提高相机的响应度 通过倍增寄存器实现片内电荷能量倍增,激发更多的载流子
时间延迟积分(TDI) 通过多级曝光,提高相机的响应 N级TDI  CCD的曝光时间是单级CCD的N倍,从而CCD的响应度也相应的增加N倍

39:工业相机的白平衡是什么?
白平衡(White Balance)是彩色相机中采用的技术,白平衡是对红、绿、蓝三个分量的平衡,以使相机能反映实际景物真实颜色。由于光敏元件在不同的光照条件下RGB 三个分量的输出是不平衡的,从而会差生图像在色彩上的失真,偏蓝或者偏红,因此需要白平衡来还原图像的色彩。通常相机完成白平衡可以分为自动和手动白平衡两种方式,此外还可以通过软件实现白平衡。

40:如何提高相机感光均匀性?
提高相机感光均匀性技术
名称 功能 技术要点
平场校正 克服光照的不均匀性和镜头中心和边缘响应的不一致性 通过采集暗场和均与亮场图像,计算每个像素点的增益和偏移,对图像中各点分别进行校正
非均匀校正 消除各像素响应度的不均匀,提高图像质量,提高图像测量精度 测量和存储各像素的响应度,设置校正电路或校正软件,用校正电路或校正软件校正非均匀性误差

41:如何提高图像的信噪比?
信噪比SNR(Signal to NoiseRatio)反应相机成像的抗干扰能力,反应在画质上就是画面是否干净无噪点。以下技术可提高图像的信噪比使采集的图像更清晰干净。

42:如何提高工业相机的动态范围?
相机动态范围成像的目的就是要正确地表示真实世界中从太阳光直射到最暗的阴影这样大的范围亮度,以下技术可以提高相机动态范围。
提高相机动态范围的技术
名称 功能 技术要点
对数响应 增大成像器件的动态范围 设置对数视频放大电路
深沟道技术 在保持薄型CCD的量子效率高的优点基础上,同时提高红光的量子效率 使用厚度为40                                                                左右的高阻硅制作CCD
双曝光 提高成像器件适应目标光强变化的能力,适合光强变化剧烈场合 对传感器做曝光设置,弱光时自动采用长时间曝光,强光时自动采用短时间曝光

43:如何通过调整工业相机来提高图像质量?
在机器视觉系统中,相机需要采集图像,有时候采集的图像质量一般,这就需要我们通过调整工业相机的一些功能参数来提高图像质量,以下技术可提高图像质量。
提高图像质量的基本技术
名称 功能 技术要点
电子曝光 消除曝光饱和、减小光晕、减小像模糊,提取运动目标图像 感光器件中设置曝光控制门
抗光晕 消除像素光晕,避免满阱以上的电荷溢出到相信像素中,凸高图像清晰度 缩短曝光时间,但是有时候并不有效;
将每个像素互相隔离起来;
在每个像素旁,建立溢出过多的光电荷沟道
多模式输出 线形模式、双斜率模式、对数模式或者Y校正模式 设置专用的电路或软件,以实现多模式输出
数字变焦 实现类似光学变焦的效果,图像质量并有明显提升 利用内插对图像进行放大
白平衡 消除颜色失真,提高图像颜色逼真度 利用对标准拍板、在标准光源下成像,修正三基色通道RGB的加权系数

44:工业相机的机械快门与电子快门有什么区别?
机械快门:用弹簧或是电磁手段,控制几片叶片的开闭,或是两层帘幕像舞台“拉幕”一样左右或上下以一定宽度的缝隙“划过”成像像场窗口,让窗口获得指定时间长短的“见光机会”——这就使通常的机械快门概念。
电子快门:通过电路直接操作CCD/CMOS 控制快门曝光,被称为电子快门。利用了CCD/CMOS 不通电不工作的原理,在CCD 不通电的情况下,尽管窗口“大敞开”,但是并不能产生图像。如果在按下快门钮时,使用电子时间电路,使CCD/CMOS 只通电“一个指定的时间长短”,就也能获得像有快门“瞬间打开”一样的效果。
一般而言,机械快门的好处是不用电即可工作,缺点是高速和低速档比较会不准确。电子快门比纯机械快门更精确,性能更高(最短曝光时间可以更短等等),可靠性更高,寿命更长。

45:数字工业相机与模拟工业相机的区别是什么?
从概念上来讲,这两种相机只在输出信号上有区别,模拟工业相机输出的是模拟信号,数字工业相机输出的是数字信号。也就是说模拟工业相机的A/D 转换是在工业相机之外进行的,数字工业相机的A/D 转换是在工业相机内完成的。

46:如何来保养工业相机?
1.尽量避免将摄像头直接指向阳光,以免损害摄像头的图像感应器件;
2.避免将摄像头和油、蒸汽、水汽、湿气和灰尘等物质接触,避免和水直接接触;
3.不要使用刺激的清洁剂或者有机溶剂擦拭摄像头;
4.不要拉扯和扭转连接线;
5.非必要情况下,自己不要随意拆卸摄像头,试图碰触其内部零件,这容易对摄像头造成损伤,认为损伤经销商是不保修的;
6.仓储时,应当将摄像头存放到干净、干燥的地方。

47:什么是图像采集卡?
图像采集卡又称为图像卡,它将相机的图像视频信号,以帧为单位传送到计算机的内存和VGA帧存,供计算机处理,存储,显示和传输等使用。在机器视觉系统中,图像采集卡采集到的图像供处理器做出工件是否合格、运动物体的运动偏差量、缺陷所在位置等的处理。

48:图像采集卡都有哪些类别?
1. 根据输入信号可分为模拟图像采集卡和数字图像采集卡;
2.根据采集信号颜色可分为黑白图像采集卡和彩色图像采集卡;

49:分辨率和像素的关系?
分辨率和像素是成正比的,像素越大,分辨率越高。像素越高,最大输出的影像分辨率也越高。

50:工业相机的CCD/CMOS 芯片尺寸与图像尺寸的关系?
工业相机中的CCD/CMOS 芯片尺寸与图像尺寸关系表如下:
CCD/CMOS尺寸 图像尺寸(mm)
水平H 垂直V 对角D
1’’ 12.8 9.6 16.0
2/3’’ 8.8 6.6 11.0
1/2’’ 6.4 4.8 8.0
1/3’’ 4.8 3.6 6.0
1/4’’ 3.6 2.7 4.0
 

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