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线阵相机知识大合集
浏览次数:153      发布于:2023-04-27
线阵相机顾名思义就是取像是成线性的。它的传感器是成线型的。 关于线阵相机的传感器 70年代大多数使用的是MOS,而从70年代末CCD开始迅速发展,一直到现在也是主流,CMOS大概是在80年代中期开始出现的,但是随着技术的发展CCD的取像速度要低于CMOS,而且直到2010年以前CMOS的传感器价格要高于CCD,从2010年以后几家主要的相机制造商都已经大力开发CMOS的相机了,并且也得到了不少的实际应用。 线阵相机的几个重要参数: resolution: 像素数, 传感器上有多少个像元。 MAXDATA RATE(应该叫相机时钟吧):意思是相机每秒可以采取max的数据量。 Linerate 行深圳市华联欧国际贸易有限公司是欧美工业备品备件一站式服务商,货源充足,型号齐全,质量可靠,售后服务佳。专业原装行货,正品保证,欢迎来电咨询!所有产品售后有质保,并且有终身免费技术指导。我们有专业的客服团队,24小时进行服务。下面是深圳华联欧小编精心为大家推荐的产品科普一下线阵相机知识大合集,如果您喜欢可以继续阅读详细浏览一下去看看了解一下吧,关注收藏我们网址,每天为大家推送更多的干货!
线阵相机顾名思义就是取像是成线性的。它的传感器是成线型的。
关于线阵相机的传感器
70年代大多数使用的是MOS,而从70年代末CCD开始迅速发展,一直到现在也是主流,CMOS大概是在80年代中期开始出现的,但是随着技术的发展CCD的取像速度要低于CMOS,而且直到2010年以前CMOS的传感器价格要高于CCD,从2010年以后几家主要的相机制造商都已经大力开发CMOS的相机了,并且也得到了不少的实际应用。
线阵相机的几个重要参数:
resolution: 像素数, 传感器上有多少个像元。
MAXDATA RATE(应该叫相机时钟吧):意思是相机每秒可以采取max的数据量。
Linerate 行频:意思是每秒钟相机max可以采取多少行影像比如像素为8192*1, data rate为160Mhz, 那么此相机的行频就是160M/8192= 19000line/sec。
每秒钟max可以取像19000行,横向为8192pixel,纵向为19000pixel, 1秒钟取得的这幅图像大小大概为160M。
还有就是像元的大小和镜头的尺寸。一般ccd的像元大小min为5um,再小好像做不出来,而且感光度也差,cmos的像元可以比ccd小近一倍。
相机的选择十分重要,直接关系到整体设备的成本,像素多就要采用大的镜头,数据量大就要采用传输率大的数据线,还需要图像处理卡,数据量大对运算要求也高,对计算机的要求也高。
相机的输出方式也有多种,8bit,10bit,12bit, 我主要了解的就是8bit 黑白256进制影像。
有single输出,取像时1,2,3,~8192,有双输出,1,3,5,7/ 2,4,6,8, 也有1,3,5~4095/ 4097,4099~8191
这里的输出方式可以大概了解下(一般使用默认值对取像不会造成影响)
相机的主要几个设定有exposre,gain,还有内触发/外触发模式,不常用的当然也有很多如平均影像灰度,offset设定等等。
exposure , 这个设定和相机的行频有直接关联,此设定必须低于可以采取的max行频。
线阵相机的应用领域,主要为连续的生产线(web),比如钢铁冶金,有色金属,电子素材,纺织,造纸,LCD等等,也可以说面阵相机可以应用的领域线阵相机也都可以完成,但是就是成本问题了。​
线阵工业相机的选型 
计算分辩率:幅宽除以min检测精度得出每行需要的像素
选定相机:幅宽除以像素数得出实际检测精度
每秒运动速度长度除以精度得出每秒扫描行数
根据以上数值选定相机如幅宽为1600毫米、精度1毫米、运动速度22000mm/s
相机:1600/1=1600像素
min2000像素,选定为2k相机
1600/2048=0.8实际精度
22000mm/0.8mm=27.5KHz
应选定相机为2048像素28kHz相机
线阵镜头的选型
为什么在选相机时要考虑镜头的选型呢?常见的线阵相机分辨率目前有1K,2K,4K,6K,7K,8K,12K几种,象素大小有5um,7um,10um,14um几种,这样芯片的大小从 10.240mm (1Kx10um) 到 86.016mm (12Kx7um)不等。很显然,C接口远远不能满足要求,因为C接口max只能接 22 mm 的芯片,也就是1.3inch。而很多相机的接口为F,M42X1,M72X0.75等,不同的镜头接口对应不同的后背焦(Flange distance),也就决定了镜头的工作距离不一样。
光学放大倍率(β,Magnification)
确定了相机分辨率和像素大小,就可以计算出芯片尺寸(Sensor size);芯片尺寸除以视野范围(FOV)就等于光学放大倍率。β=CCD/FOV
接口(Mount):
主要有C、M42x1 、F、T2、Leica、M72x0.75等几种,确定了之后,就可知道对应接口的长度。
后背焦(Flange Distance)
后背焦指相机接口平面到芯片的距离,是一个非常重要的参数,由相机厂家根据自己的光路设计确定。不同厂家的相机,哪怕是接口一样,也可能有不同的后背焦。
有了光学放大倍率、接口、后背焦,就能计算出工作距离和节圈长度。选好这些之后,还有一个重要的环节,就是看MTF值是否足够好?很多视觉工程师不了解MTF,而对高端镜头来说就必须用MTF来衡量光学品质。MTF涵盖了对比度、分辨率、空间频率、色差等相当丰富的信息,并且非常详细地表达了镜头中心和边缘各处的光学质量。不仅只是工作距离、视野范围满足要求,边缘的对比度不够好,也要重新考虑是否选择更高分辨率的镜头。
线扫描线阵光源的选型
线扫描项目中,常用的光源有LED光源、卤素灯(光纤光源)、高频荧光灯。
卤素灯也叫光纤光源,特点是亮度特别高,但缺点也很明显--寿命短,只有1000-2000小时左右,需要经常更换灯泡。发光源是卤素灯泡,通过一个专门的光学透镜和分光系统,最后通过光纤输出,光源功率很大,可高达250瓦。卤素灯还有一个名字叫冷光源,因为通过光纤传输之后,出光的这一头是不热的且色温稳定,适合用于对环境温度比较敏感的场合,比如二次元量测仪的照明。用于线扫描的卤素灯,常常在出光口加上玻璃聚光镜头,进一步聚焦提高光源亮度。对于较长的线光源,还用几组卤素光源同时为一根光纤提供照明。
高频荧光灯,发光原理和日光灯类似,只是灯管是工业级产品,特点是适合大面积照明,亮度较高,成本低,但荧光灯的缺点是有闪烁、衰减速度快。荧光灯一定需要高频电源,也就是光源闪烁的频率远高于相机采集图象的频率(对线扫描相机来说就是行扫描频率),消除图像的闪烁。专用的高频电源可做到60KHz。
LED光源是目前主流的机器视觉光源。特点是寿命长,稳定性好,功耗非常小。
1,直流供电,无频闪。
2,专业的LED光源寿命非常长。(如美国AI的寿命50000小时亮度不小于50%)
3,亮度也非常高,接近卤素灯的亮度,并且随着LED工艺的改善不断提高。(目前美国AI线光源亮度高达90000LUX)
4,可以灵活地设计成不同结构的线光源,如直射、带聚光透镜、背光、同轴以及类似于碗状的漫反射线光源。
5,有多种颜色可选,包括红、绿、蓝、白,还有红外、紫外。针对不同被测物体的表面特征和材质,选用不同颜色也就是不同波长的光源,获得更佳的图像。
光源、镜头的调试
线扫描系统,对光源和相机来说,有效的工作区域都是一个窄条。也就是保证光源照在这个亮的窄条与相机芯片要完全平行,否则只能拍到相交叉的一个亮点。所以机械安装、调试是比较费工夫的。同时由于幅宽比较宽,对于线光源有两个特别的要求,就是均匀性和直线性。因为线光源不同位置的亮暗差异,会直接影响图象的亮度高低,这一点LED比卤素灯更好控制。出光部分的直线性,取决于LED发光角度的一致性、聚光透镜的直线性以及线光源外壳的直线性。
由于现场环境比较复杂,客户总是希望花多一些时间去现场调试。但如我们前面讲到的相机、光源、被测物体的相对角度测试、分析,许多因素会直接影响到检测效果。所以我们建议先做实验室测试,有了方案之后,再去现场调试,这样会有把握,也能提高调试效率。毕竟服务也是一种成本。
线扫描系统除了机械结构之外, 其主要组成部分还包括机器视觉和运动控制。要保证采集到的图像不被拉伸或者压缩,必须遵从一点,即“横向和纵向的分辨率相等”。
首先设定以下变量:
1)线阵相机的每线像素数(单位:pixel):Hc
2)目标物的宽幅(单位:m):Lo
3)目标物运行速率(单位:m/s):Vo
4)线阵相机线扫描速率(单位:Hz,即 线/s):Vc
5)扫描一帧图像目标物运行的时间(单位:s):To
6)扫描一帧图像线阵相机的扫描时间(单位:s):Tc
那么,
横向的分辨率为:Lo/ Hc,标定纸的值/单个相机像素(4096)
纵向分辨率为:( Vo* To ) / ( Vc* Tc ),速度/line值
很容易知道,To = Tc
根据“横向和纵向的分辨率相等”的原则,得到公式如下:
Lo/ Hc = Vo / Vc
则相机的线扫描速率为:
Vc = Hc * Vo / Lo

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