相比普通拍照相機(jī)而言，工業(yè)相機(jī)在圖像穩(wěn)定性、抗干擾能力和傳送數(shù)據(jù)方面有著更高的優(yōu)勢(shì)，是組成機(jī)器視覺系統(tǒng)的核心部分，工業(yè)相機(jī)的整體性能好壞決定著機(jī)器視覺系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

每款工業(yè)相機(jī)都有許多參數(shù)可以供客戶選擇，也有許多型號(hào)可供參考，那么我們?cè)谙鄼C(jī)選型方面如何更好地選擇工業(yè)相機(jī)呢？

首先判斷機(jī)器視覺應(yīng)用需求，根據(jù)視野范圍和檢測(cè)精度來決定相機(jī)的分辨率，根據(jù)被拍攝物體的速度是靜止還是運(yùn)動(dòng)，來確定使用CCD或CMOS，根據(jù)拍攝圖像的單位時(shí)間要求來確定相機(jī)幀率。根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境來確定使用什么連接方式如USB或千兆網(wǎng)等。

相機(jī)選型時(shí)注意的參數(shù)：

1、相機(jī)類型

對(duì)于靜止檢測(cè)或者一般低速的檢測(cè)，優(yōu)先考慮面陣相機(jī)，對(duì)于大幅面高速運(yùn)動(dòng)或者滾軸等運(yùn)動(dòng)的特殊應(yīng)用考慮使用線陣相機(jī)。根據(jù)檢測(cè)的速度，選擇相機(jī)的幀率一定要大于物體運(yùn)動(dòng)的速度，一定要在相機(jī)的曝光和傳輸時(shí)間內(nèi)完成。

2、相機(jī)分辨率

假如項(xiàng)目的測(cè)量精度與視野大小，那么我們選擇的相機(jī)像素計(jì)算關(guān)系如下：

相機(jī)分辨率（L/W）≥視場(chǎng)（L/W）/精度。假如項(xiàng)目要求視野是100mm*75mm，精度要求為0.05mm，則相機(jī)的像素長為100/0.05=2000PIX，也就是需要2000*1500=3000000=300萬像素的相機(jī)。這僅僅只是相機(jī)的像素精度，并不代表整個(gè)系統(tǒng)的精度就有如此高，還有其它的精度也要考慮，如鏡頭的分辨率，系統(tǒng)的抖動(dòng)，光源的波長等等。

相機(jī)像素精度一定要高于系統(tǒng)所要求的精度，才能有實(shí)際的測(cè)量意義，亞像素的精度提升在實(shí)際測(cè)量中并沒有太多影響，不能從根本上解決精度不足的問題。一般來說，如果條件允許，我們會(huì)要求將相機(jī)的分辨率提升一個(gè)數(shù)量級(jí)或者是將相機(jī)的像素精度提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。

如上面的例子中，項(xiàng)目要求的測(cè)量精度要求為0.05mm，那么我們的相機(jī)精度至少有0.05mm/Pixel，能達(dá)到0.005mm/Pixel就很理想了。但是提高到0.005mm/Pixel，則長方向需要20000像素，寬方向需要15000像素，這樣相機(jī)的像素需要30000萬像素，這樣的面陣相機(jī)分辨率，目前基本上是不可能達(dá)到的。

因此，我們可以考慮使用如16K的線陣相機(jī)等，或者是將視野縮小變成50*37.5mm，將原來的100*75mm的視野分成四個(gè)區(qū)域進(jìn)行拍攝，可以用一個(gè)相機(jī)運(yùn)動(dòng)四次或四個(gè)相機(jī)分別拍攝的方法實(shí)現(xiàn)。

3、相機(jī)幀率

相機(jī)的幀率決定著設(shè)備的測(cè)量效率，如相機(jī)的幀率是30FPS，則每秒鐘最多拍攝30次。而如果相機(jī)的速度是120FPS，如果算法夠快，那么每秒鐘最多檢測(cè)120個(gè)產(chǎn)品。

通常來說，相機(jī)的分辨率越低，同樣的接口，幀率也會(huì)越高，而分辨率越高，幀率也會(huì)越低。幀率*分辨率≤總線帶寬，即在接口一定（總線帶寬已經(jīng)確定），分辨率一定時(shí)，幀率也是有其最大值的。即要想相機(jī)的分辨率快，又要想相機(jī)的幀率高，那么就需要找更大帶寬的總線，也就是相機(jī)的輸出接口。

4、相機(jī)輸出接口

同等像素條件下，各種接口的總線其相機(jī)幀率是不一樣的，一般來說Camera Link>USB3>GIGE>1394B>USB2,1394A?，F(xiàn)在最快的是Camera Link總線，USB3的理論速度達(dá)到了5Gbps即640MB，實(shí)際表現(xiàn)來看，應(yīng)該有80%的有效帶寬，即有512M左右的總帶寬可供實(shí)際傳輸，這樣如果一個(gè)500萬像素的相機(jī)，每幅圖像5M，那么也可能達(dá)到100幀每秒，速度也非快了。而對(duì)于GIGE千兆網(wǎng)相機(jī)，500萬像素的相機(jī)，較快的可以做到23FPS。1394B的500萬像素相機(jī)可以做到13FPS，USB2，1394A一般為5~6幀的樣子。

5、相機(jī)的曝光時(shí)間

相機(jī)的最小曝光時(shí)間，可以決定目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度?；蛘叻催^來說，目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度，對(duì)相機(jī)的最小曝光時(shí)間提出了要求。假設(shè)我們的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度是1mm/S，我們的測(cè)量精度是0.01mm/pixel，那么我們必須考慮，物體的運(yùn)動(dòng)引起的拖影必須要小于我們的精度0.01mm，目標(biāo)移動(dòng)0.01mm，需要用時(shí)10ms，這就要求我們的相機(jī)的曝光時(shí)間必須小于10ms，如果大于這個(gè)曝光時(shí)間，那么僅僅物體運(yùn)動(dòng)引起的模糊就會(huì)大于0.01，這時(shí)我們的精度已經(jīng)無法達(dá)到0.01了。

通常來說，物體運(yùn)動(dòng)引起的模糊應(yīng)該比我們要求的測(cè)量精度小一個(gè)數(shù)量級(jí)，這樣可以減少其對(duì)系統(tǒng)的影響，一般我們的工業(yè)相機(jī)最快曝光時(shí)間可以達(dá)到幾十至一百多微秒的樣子。如此短的曝光時(shí)間，對(duì)光能量要求比較大，因此需要選擇合適的光源與光源控制器。

6、相機(jī)的顏色

通常機(jī)器視覺項(xiàng)目中我們選擇黑白相機(jī)，只有需要測(cè)量彩色圖像時(shí)才會(huì)考慮彩色相機(jī)，這是因?yàn)樵跈C(jī)器視覺中黑白圖像的算法本身要多許多，黑白相機(jī)使用單色光源成像質(zhì)量上也要比彩色相機(jī)使用復(fù)合白光的質(zhì)量要好。

7、傳感器類型

如果拍攝目標(biāo)是靜態(tài)不動(dòng)的，為了節(jié)約成本，可考慮使用CMOS相機(jī)，而如果目標(biāo)是運(yùn)動(dòng)的，則優(yōu)先考慮CCD相機(jī)。如果是需要高速采集的，這里指的高速是很高的采集速度，而非指很高的運(yùn)動(dòng)速度，可以考慮CMOS相機(jī)，因?yàn)镃MOS的采集速度會(huì)優(yōu)于CCD。如果需要高質(zhì)量的圖像，如進(jìn)行尺寸測(cè)量，可以考慮CCD，在小尺寸的傳感器里，CCD的成像質(zhì)量還是要優(yōu)于CMOS的。

8、傳感器尺寸

通常傳感器的尺寸與所選擇的像素是對(duì)應(yīng)的，如30W通常是1/3’的，130W~500W是1/2’的，有些500W也有2/3’的。有些30W的也有1/4’的。如果是同等價(jià)位，那么我們優(yōu)先選擇傳感器尺寸大的。

傳感器尺寸大，在同樣的像素密度下，像元尺寸也會(huì)大，這樣會(huì)增加每個(gè)像元的感光面積，對(duì)提高圖像的質(zhì)量有益。傳感器的尺寸，還能決定視野大小與工作距離。在同樣的工作距離、同樣的鏡頭下，傳感器尺寸大，可以拍攝更大的視野。

9、相機(jī)的觸發(fā)方式

軟件觸發(fā)模式：對(duì)動(dòng)態(tài)檢測(cè)以及產(chǎn)品通過連續(xù)運(yùn)動(dòng)觸發(fā)信號(hào)的時(shí)候可以選擇。

硬件觸發(fā)模式：對(duì)高速動(dòng)態(tài)檢測(cè)以及產(chǎn)品通過高速運(yùn)動(dòng)觸發(fā)信號(hào)的時(shí)候選擇。

連續(xù)采集模式：對(duì)靜態(tài)檢測(cè)以及產(chǎn)品連續(xù)運(yùn)動(dòng)不能夠觸發(fā)信號(hào)的時(shí)候選擇。

10、相機(jī)鏡頭接口

一般的相機(jī)都是C/CS接口的，需要注意與鏡頭的對(duì)應(yīng)。如果有其它接口的鏡頭，也要考慮相機(jī)的接口。不過目前工業(yè)用的CCTV基本上以C接口多，即使是CS接口的工業(yè)相機(jī)，也可以加5mm接圈，變成C接口，以適應(yīng)不同的C接口的工業(yè)鏡頭。

11、視覺平臺(tái)

通常選擇PC-BASED平臺(tái)，即以PC為平臺(tái)的視覺系統(tǒng)，但是如果有必要，我們也可以考慮使用整體成本較低的CHECK。

維視智造是國內(nèi)頂尖的人工智能與機(jī)器視覺解決方案提供商，面向制造業(yè)企業(yè)生產(chǎn)線構(gòu)建商、系統(tǒng)集成商和設(shè)備供應(yīng)商，提供機(jī)器視覺技術(shù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。產(chǎn)品包括工業(yè)視覺部件、遠(yuǎn)心光學(xué)產(chǎn)品、智能視覺系統(tǒng)和設(shè)備，柔性視覺質(zhì)量檢測(cè)等，為客戶提供一站式先進(jìn)的機(jī)器視覺整體解決方案。

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