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市面上工業(yè)相機(jī)大多是基于CCD(Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)芯片的相機(jī)。CCD是機(jī)器視覺最為常用的圖像傳感器。它集光電轉(zhuǎn)換及電荷存貯、電荷轉(zhuǎn)移、信號(hào)讀取于一體,是典型的固體成像器件。CCD的突出特點(diǎn)是以電荷作為信號(hào),而不同于其它器件是以電流或者電壓為信號(hào)。這類成像器件通過光電轉(zhuǎn)換形成電荷包,而后在驅(qū)動(dòng)脈沖的作用下轉(zhuǎn)移、放大輸出圖像信號(hào)。典型的CCD相機(jī)由光學(xué)鏡頭、時(shí)序及同步信號(hào)發(fā)生器、垂直驅(qū)動(dòng)器、模擬/數(shù)字信號(hào)處理電路組成。CCD作為一種功能器件,與真空管相比,具有無灼傷、無滯后、低電壓工作、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。CMOS圖像傳感器的開發(fā)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70 年代初,90 年代初期,隨著超大規(guī)模集成電路 (VLSI) 制造工藝技術(shù)的發(fā)展,CMOS圖像傳感器得到迅速發(fā)展。CMOS圖像傳感器將光敏元陣列、圖像信號(hào)放大器、信號(hào)讀取電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、圖像信號(hào)處理器及控制器集成在一塊芯片上,還具有局部像素的編程隨機(jī)訪問的優(yōu)點(diǎn)。CMOS圖像傳感器以其良好的集成性、低功耗、高速傳輸和寬動(dòng)態(tài)范圍等特點(diǎn)在高分辨率和高速場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。

任何東西分類一定有它自己的分類標(biāo)準(zhǔn),工業(yè)相機(jī)也不例外,按照芯片類型可以分為CCD相機(jī)、CMOS相機(jī);按照傳感器的結(jié)構(gòu)特性可以分為線陣相機(jī)、面陣相機(jī);按照掃描方式可以分為隔行掃描相機(jī)、逐行掃描相機(jī);按照分辨率大小可以分為普通分辨率相機(jī)、高分辨率相機(jī);按照輸出信號(hào)方式可以分為模擬相機(jī)、數(shù)字相機(jī);按照輸出色彩可以分為單色(黑白)相機(jī)、彩色相機(jī);按照輸出信號(hào)速度可以分為普通速度相機(jī)、高速相機(jī);按照響應(yīng)頻率范圍可以分為可見光(普通)相機(jī)、紅外相機(jī)、紫外相機(jī)等。

高速相機(jī)一般采用CameraLink接口,也有采用USB 3.0接口的. CameraLink接口需要在電腦機(jī)箱內(nèi)安裝專用的采集卡; 而USB 3.0接口則無需專用采集卡, 因此使用更方便, 筆記本電腦連接也很方便。

做圖像處理,處理的對(duì)像是從工業(yè)相機(jī)來的圖像,所以,工業(yè)相機(jī)的選擇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檢測(cè)任務(wù),是靜態(tài)拍照還是動(dòng)態(tài)拍照、拍照的頻率是多少、是做缺陷檢測(cè)還是尺寸測(cè)量或者是定位、產(chǎn)品的大小(視野)是多少、需要達(dá)到多少精度、所用軟件的性能、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況如何、有沒有其它的特殊要求等。如果是動(dòng)態(tài)拍照,運(yùn)動(dòng)速度是多少,根據(jù)運(yùn)動(dòng)速度選擇最小曝光時(shí)間以及是否需要逐行掃描的相機(jī);而相機(jī)的幀率(最高拍照頻率)跟像素有關(guān),通常分辨率越高幀率越低,不同品牌的工業(yè)相機(jī)的幀率略有不同;根據(jù)檢測(cè)任務(wù)的不同、產(chǎn)品的大小、需要達(dá)到的分辨率以及所用軟件的性能可以計(jì)算出所需工業(yè)相機(jī)的分辨率;現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境最要考慮的是溫度、濕度、干擾情況以及光照條件來選擇不同的工業(yè)相機(jī)。

舉例說明:如我們的檢測(cè)任務(wù)是尺寸測(cè)量,產(chǎn)品大小是18mm*10mm,精度要求是0.01mm,流水線作業(yè),檢測(cè)速度是10件/秒,現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境是普通工業(yè)環(huán)境,不考慮干擾問題。首先我們知道是流水線作業(yè),速度比較快,因此選用逐行掃描相機(jī);視野大小我們可以設(shè)定為20mm*12mm(考慮每次機(jī)械定位的誤差,將視野比物體適當(dāng)放大),假如我們能夠取到很好的圖像(比如可以打背光),而且我們軟件的測(cè)量精度可以考慮1/2亞像素精度,那么我們需要的相機(jī)分辨率就是20/0.01/2=1000pixcel(像素),另一方向是12/0.01/2=600pixcel,也就是說我們相機(jī)的分辨率至少需要1000*600pixcel,幀率在10幀/秒,因此選擇1024*768像素(軟件性能和機(jī)械精度不能精確的情況下也可以考慮1280*1024pixcel),幀率在10幀/秒以上的即可。

一般高速相機(jī)指的是數(shù)字工業(yè)相機(jī),其一般安裝在機(jī)器流水線上代替人眼來做測(cè)量和判斷,通過數(shù)字圖像攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào),傳送給專用的圖像處理系統(tǒng),圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征,進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。 廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)檢測(cè)、制藥、印刷、電子、電氣制造、以及更高要求的行業(yè)。

1、工業(yè)領(lǐng)域,如開發(fā)金屬材料及樹脂材料時(shí),用來觀察材料受到?jīng)_擊時(shí)內(nèi)部裂紋產(chǎn)生的方向、狀態(tài)等,可用來分析材料被破壞時(shí)物質(zhì)的結(jié)構(gòu);

2、體育項(xiàng)目上,如捕捉棒球及高爾夫球擊球時(shí)球的狀態(tài)、與空氣產(chǎn)生的阻力等等,

3、包裝和標(biāo)簽行業(yè)的印刷過程中,能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)到高速印刷中非常細(xì)微的印刷缺陷。發(fā)現(xiàn)印刷缺陷可以為生產(chǎn)提供有價(jià)值的信息,以便在生產(chǎn)過程中采取措施,減少最終的損失。各種印刷中常見的缺陷如劃痕、灰塵、漏印、墨痕和褶皺等都可以輕松被檢測(cè)出來。不但提高投資回報(bào)和減少?gòu)U品發(fā)出,更提高了客戶滿意度和信任度。

4、在開發(fā)產(chǎn)品和驗(yàn)證產(chǎn)品等方面,數(shù)字工業(yè)相機(jī)對(duì)被攝物的大小沒有限制,根據(jù)鏡頭的條件,既可拍攝一般物質(zhì),也可用于顯微鏡攝影。

該產(chǎn)品提供SDK 和Demo 程序源碼,可以很靈活的進(jìn)行二次開發(fā)。

5、軍事領(lǐng)域:火藥爆破分析.彈道分析.炸藥爆炸,子彈出膛,火箭發(fā)射.煙火分析,防御裝置設(shè)計(jì),撞擊分析,武器機(jī)械運(yùn)動(dòng)分析,火藥點(diǎn)火過程,飛行分析,穿甲過程分析,槍火分析等

6、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng).高分辨率高速顯微鏡成像.細(xì)胞高速成像;生物力學(xué);生物運(yùn)動(dòng)分析;動(dòng)物仿真學(xué);動(dòng)物動(dòng)作分析;人體步態(tài)分析;昆蟲或鳥類翅膀運(yùn)動(dòng);康復(fù)物理治療.細(xì)胞、瓣膜運(yùn)動(dòng)、出血觀察;吞咽、呼吸道鞭毛運(yùn)動(dòng).汽車測(cè)試領(lǐng)域:安全氣囊分析;機(jī)器人動(dòng)作分析;擺臂分析;撞擊試驗(yàn);結(jié)構(gòu)分析;防護(hù)裝置性能測(cè)試;氣缸噴流

7、體育運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域:仿真設(shè)備測(cè)試;運(yùn)動(dòng)動(dòng)作姿態(tài)分析;沖線瞬間拍攝;羽毛球,網(wǎng)球,田徑運(yùn)動(dòng),兵乓球動(dòng)作姿態(tài)分析;高爾夫動(dòng)作;體育運(yùn)動(dòng)輔助訓(xùn)練

8、影視制作領(lǐng)域:動(dòng)畫制作;廣告攝影;電視電影;動(dòng)畫特效;

9、能源化工領(lǐng)域: 氣相流,粒子測(cè)速系統(tǒng);化學(xué)結(jié)晶過程;噴流,噴霧流體分析,燃燒過程;火焰分析;微通道流;

10、其他專業(yè)領(lǐng)域:跌落試驗(yàn);振動(dòng)分析;沖擊分析;焊接;繞線;切削;壓膜成型.印刷分析;瓶蓋測(cè)試;煙草機(jī)械;運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作分析或故障診斷,產(chǎn)品研發(fā)測(cè)試、力學(xué)彈性分析,放電分析等

11、高速粒子成像測(cè)速; 瞬間物理現(xiàn)象; 高速碰撞研究; 顯微高速成像;汽車碰撞測(cè)試;材料測(cè)試;張力測(cè)試;顯微鏡學(xué);氣囊膨脹實(shí)驗(yàn);快速流體觀測(cè);噴霧成像分析;流體力學(xué);燃料注入;電閘放電;燃燒過程分析;半導(dǎo)體質(zhì)量控制;自然界和醫(yī)學(xué)上的快速成像研究;彈道學(xué);超慢動(dòng)作電影剪切;高速生物學(xué)現(xiàn)象觀測(cè)(肌肉收縮);交通控制等等

應(yīng)用領(lǐng)域包含航天航空、大學(xué)研究所、船舶、體育、汽車工業(yè)、自動(dòng)化生產(chǎn)線、各式產(chǎn)品檢測(cè)、礦業(yè)、陶瓷、制藥、涂料、造紙、水處理以及鉆探泥漿等領(lǐng)域。

1、大學(xué)研究所科研試驗(yàn),
2、機(jī)誡運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作分析,
3、機(jī)誡故障診斷,
4、產(chǎn)品研發(fā)測(cè)試,
5、航天航空船舶汽車工業(yè),
6、自動(dòng)化生產(chǎn)線,
7、各式產(chǎn)品檢測(cè),
8、能源化工領(lǐng)域,
9、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng),
10、體育運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域,
11、軍事領(lǐng)域,
12、影視制作領(lǐng)域;

速攝影 (彈道學(xué)、碰撞實(shí)驗(yàn)、高速粒子運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn) PIV 、材料學(xué)、氣囊膨脹實(shí)驗(yàn)、燃燒實(shí)驗(yàn)、電弧運(yùn)動(dòng)、離子束運(yùn)動(dòng)、流體力學(xué)、噴射實(shí)驗(yàn)、爆炸分析以及其他超高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域)

◆ 高分辨率成像 (彈道學(xué)、粒子運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn) PIV 、工業(yè)質(zhì)量檢測(cè)、噴射實(shí)驗(yàn)、電泳現(xiàn)象、火焰分析)

◆ 顯微成像 (微生物光學(xué)成像、分子細(xì)胞成像)

◆ 低照度成像 (燃燒實(shí)驗(yàn)、彈道學(xué)、碰撞實(shí)驗(yàn)、爆炸分析、天文學(xué)領(lǐng)域、微光成像、工業(yè)檢測(cè)監(jiān)視)

◆ 微光成像

◆ 光譜成像 (紅外感應(yīng)范圍應(yīng)用、光源波譜分析)

◆ 圖象分析軟件

◆ Zeta電位儀

◆ 粒度分析儀

1、高速LVDS數(shù)字工業(yè)相機(jī)具有分辨率高、圖像質(zhì)量好,分辨率可達(dá)1280x1024、1600x1200、

2048×1536、2592×1944數(shù)字面陣CMOS感光芯片;

2、LVDS數(shù)據(jù)輸出,圖像穩(wěn)定,色彩還原性好,比USB2.0速度更快;

3、所有均經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試,體積小,安裝方便;

4、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭接口(CS及C口);

5、允許外觸發(fā),曝光時(shí)間可控;

6、采用5V供電,功耗小;

7、2000/XP、環(huán)境下的開發(fā)工具及演示程序,支持VC、VB、C++Builder、DelphiSDK。

1、高速實(shí)時(shí)無壓縮圖像記錄,實(shí)時(shí)顯示,設(shè)定速度回顯;

2、系統(tǒng)采用直接將數(shù)據(jù)寫入硬盤的記錄方式,解決了傳統(tǒng)內(nèi)存記錄方式記錄時(shí)間短的問題,同時(shí)解決了傳統(tǒng)采集系統(tǒng)傳輸速度受PCI總線帶寬限制的問題;

3、保證100%不丟幀,解決了傳統(tǒng)內(nèi)存記錄方式易丟幀、缺乏斷電保護(hù)等問題;

4、系統(tǒng)獨(dú)立工作,幾乎不占用計(jì)算機(jī)資源,可靠性高;

5、一套系統(tǒng)中可支持多塊板卡和相機(jī),同時(shí)對(duì)多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤記錄;

6、支持多種外部信號(hào)的疊加融合;

7、支持多種圖像格式,有多種軟硬件外觸發(fā)功能;

8、軟件接口簡(jiǎn)單,便于二次開發(fā)和實(shí)時(shí)處理。