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机器视觉入门知识总结
发表时间:2017-11-19

一、机器视觉系统  

  工业相机类型:按照输出信号类型的不同分为模拟相机和数字相机两种。而数字相机按照接口标准不同,可以分为1394相机、USB相机、CameraLink相机以及Gige相机四种。其中CameraLink接口相机能够解决大数据量传送问题;Gige接口相机能够解决长距离、快速传输问题;而1394相机和USB接口相机具有简单易用、性价比高等特点;

     镜头接口类型:C接口、CS接口、U接口等;

     光源类型:环形光源、背光源、同轴光源、条形光源、点光源、球积分光源等;

二、如何选择相机?

1、根据应用的不同分别选用CCDCMOS相机

CCDGONGYEXIANGJIZHUYAOYINGYONGZAIYUNDONGWUTIDETUXIANGTIQU,DANGRANSUIZHECMOSJISHUDEFAZHAN,HENDUOTIEPIANJIYEZAIXUANYONGCMOSGONGYEXIANGJI。YONGZAISHIJUEZIDONGJIANCHADEFANGANHUOXINGYEZHONGYIBANYONGCCDGONGYEXIANGJIBIJIAODUO。CMOSGONGYEXIANGJIYOUCHENGBENDI,GONGHAODIYEYINGYONGYUELAIYUEGUANGFAN。

2、分辨率的选择

  GENJUXITONGXUQIULAIXUANZEFENBIANLVDAXIAO。SHOUXIANKAOLVDAIGUANCHAHUODAICELIANGWUTIDEJINGDU,GENJUJINGDUXUANZEFENBIANLV。XIANGJIXIANGSUJINGDU=DANFANGXIANGSHIYEFANWEIDAXIAO/XIANGJIDANFANGXIANGFENBIANLV。ZEXIANGJIDANFANGXIANGFENBIANLV=DANFANGXIANGSHIYEFANWEIDAXIAO/LILUNJINGDU。RUODANSHIYEWEI5mmZHANG,LILUNJINGDUWEI0.02mm,ZEDANFANGXIANGFENBIANLV=5/0.02=250。RANERWEIZENGJIAXITONGWENDINGXING,BUHUIZHIYONGYIGEXIANGSUDANWEIDUIYINGYIGECELIANG/GUANCHAJINGDUZHI,YIBANKEYIXUANZEBEISHU4HUOGENGGAO。ZHEIYANGGAIXIANGJIXUQIUDANFANGXIANGFENBIANLVWEI1000,XUANYONG130WANXIANGSUYIJINGZUGOU。

  QICIKANGONGYEXIANGJIDESHUCHU,RUOSHITISHIGUANCHAHUOJIQIRUANJIANFENXISHIBIE,FENBIANLVGAOSHIYOUBANGZHUDE;RUOSHIVGASHUCHUHUOUSBSHUCHU,ZAIXIANSHIQISHANGGUANCHA,ZEHAIYILAIYUXIANSHIQIDEFENBIANLV,GONGYEXIANGJIDEFENBIANLVZAIGAO,XIANSHIQIFENBIANLVBUGOU,YESHIMEIYOUYIYIDE;LIYONGCUNCHUKAHUOPAIZHAOGONGNENG,GONGYEXIANGJIDEFENBIANLVGAOYESHIYOUBANGZHUDE。

YINGYONGANLI:JIASHEJIANCEYIGEWUTIDEBIAOMIANHUAHEN,YAOQIUPAISHEDEWUTIDAXIAOWEI10*8mm,YAOQIUDEJIANCEJINGDUSHI0.01mm。SHOUXIANJIASHEWOMENYAOPAISHEDESHIYEFANWEIZAI12*10mm,NEIMEXIANGJIDEZUIDIFENBIANLVYINGGAIXUANZEZAI:(12/0.01)*(10/0.01)=1200*1000,YUEWEI120WANXIANGSUDEXIANGJI,YEJIUSHISHUOYIGEXIANGSUDUIYINGYIGEJIANCEDEQUEXIANDEHUA,NEIMEZUIDIFENBIANLVBIXUBUSHAOYU120WANXIANGSU,DANSHIMIANSHANGCHANGJIANDESHI130WANXIANGSUDEXIANGJI,YINCIYIBANERYANSHIXUANYONG130WANXIANGSUDEXIANGJI。DANSHIJIWENTISHI,RUGUOYIGEXIANGSUDUIYINGYIGEQUEXIANDEHUA,NEIMEZHEIYANGDEXITONGYIDINGHUIJIBUWENDING,YINWEISUIBIANDEYIGEGANRAOXIANGSUDIANDOUKENENGBEIWURENWEIQUEXIAN,SUOYIWOMENWEILETIGAOXITONGDEJINGZHUNDUHEWENDINGXING,ZUIHAOQUQUEXIANDEMIANJIZAI3DAO4GEXIANGSUYISHANG,ZHEIYANGWOMENXUANZEDEXIANGJIYEJIUZAI130WANCHENG3YISHANG,JIZUIDIBUNENGSHAOYU300WANXIANGSU,TONGCHANGCAIYONG300WANXIANGSUDEXIANGJIWEIZUIJIA(WOJIANGUOZUIDUODERENBAOZHEYAXIANGSUBUFANGSHUOYAOZUODAOLINGDIANJIDEYAXIANGSU,NEIMEJIUBUYONGZHEIMEGAOFENBIANLVDEXIANGJILE。BIRUTAMENSHUORUGUOZUODAO0.1GEXIANGSU,JIUSHIYIGEQUEXIANDUIYING0.1GEXIANGSU,QUEXIANDEDAXIAOSHIYOUXIANGSUDIANGESHULAIJISUANDE,SHIWEN0.1GEXIANGSUDEMIANJIZENMELAIBIAOSHI?ZHEIXIERENYIYAXIANGSULAIHUYOUREN,WANGWANGSHUOMINGLETAMENDEMEIYOUCHANGSHIXING)。HUANYANZHI,WOMENJINJINSHIYONGLAIZUOCELIANGYONG,NEIMECAIYONGYAXIANGSUSUANFA,130WANXIANGSUDEXIANGJIYENENGJIBENSHANGMANZUXUQIU,DANYOUSHIYINWEIBIANYUANQINGXIDUDEYINGXIANG,ZAITIQUBIANYUANDESHIHOU,SUIBIANPIANYIYIGEXIANGSU,NEIMEJINGDUJIUSHOUDAOLEJIDADEYINGXIANG。GUWOMENXUANZE300WANDEXIANGJIDEHUA,HAIKEYIYUNXUTIQUDEBIANYUANPIANLI3GEXIANGSUZUOYOU,ZHEIJIUHENHAODEBAOZHENGLECELIANGDEJINGDU。

3、相机帧数选择

  DANGBEICEWUTIYOUYUNDONGYAOQIUSHI,YAOXUANZEZHENSHUGAODEGONGYEXIANGJI。DANYIBANLAISHUOFENBIANLVYUEGAO,ZHENSHUYUEDI;

4、与镜头的匹配

  CHUANGANQIXINPIANCHICUNXUYAOXIAOYUHUODENGYUJINGTOUCHICUN,CHUOCSANZHUANGZUOYEYAOPIPEI。

CCS接口的区别在于镜头与摄像机接触面至镜头焦平面(摄像机 CCD光电感应器应处的位置)的距离不同:
C型接口此距离为17.5mm 
CS型接口此距离为12.5mm
C型镜头与C型摄像机,CS型镜头与CS型摄像机可以配合使用。
C型镜头与CS型摄像机之间增加一个 5mm的C/CS转接环可以配合使用。
CS型镜头与C型摄像机无法配合使用。

三、如何选择镜头?

  GONGYESHEXIANGTOUZAIFENBIANLV,ZHENLV,DUIGUANGXIANDEYAOQIU,PUGUANGFANGSHIDENGDOUYOUGAOKEBIXING,QIZHONGZHUYAOBUJIANWEICCDGANGUANGXINPIAN。

  1.分辨率(Resolution:相机每次采集图像的像素点数(Pixels),对于数字工业相机一般是直接与光电传感器的像元数对应的,对于模拟相机则是取决于视频制式,PAL制为768*576,NTSC制为640*480。

  2.像素深度(Pixel Depth):即每像素数据的位数,一般常用的是8Bit,对于数字工业相机一般还会有10Bit、12Bit等。

        3.最大帧率(Frame Rate/行频(Line Rate):相机采集传输图像的速率,对于面阵相机一般为每秒采集的帧数(Frames/Sec.),对于线阵相机为每秒采集的行数。

  4.像元尺寸(Pixel Size):像元大小和像元数(分辨率)共同决定了相机靶面的大小。目前数字工业相机像元尺寸一般为3μm-10μm,一般像元尺寸越小,制造难度越大,图像质量也越不容易提高。

  5.曝光方式(Exposure)和快门速度(Shutter):对于线阵相机都是逐行曝光的方式,可以选择固定行频和外触发同步的采集方式,曝光时间可以与行周期一致,也可以设定一个固定的时间;面阵工业相机有帧曝光、场曝光和滚动行曝光等几种常见方式,数字工业相机一般都提供外触发采图的功能。快门速度一般可到10微秒,高速工业相机还可以更快。

  6.光谱响应特性(Spectral Range):是指该像元传感器对不同光波的敏感特性,一般响应范围是350nm-1000nm,一些相机在靶面前加了一个滤镜,滤除红外光线,如果系统需要对红外感光时可去掉该滤镜。

四、如何选择光源?

        GUANGYUANSHIYINGXIANGJIQISHIJUEXITONGSHURUDEZHONGYAOYINSU,QIZHIJIEYINGXIANGSHURUSHUJUDEZHILIANGHEZHISHAO30%DEYINGYONGXIAOGUO。YOUYUMEIYOUTONGYONGDEJIQISHIJUEZHAOMINGSHEBEI,SUOYIZHENDUIMEIGETEDINGDEYINGYONGSHILI,YAOXUANZEXIANGYINGDEZHAOMINGZHUANGZHI,YIDADAOZUIJIAXIAOGUO。XIAMIANJIESHAOJIZHONGCHANGJIANDEZHAOMINGFANGSHI。

  直接照明:光直接射向物体,得到清楚的影像。当需要得到高对比度物体图像的时候,这种类型的光很有效。但是当用它照在光亮或反射的材料上时,会引起像镜面的反光。通用照明一般采用环状或点状照明。环灯是一种常用的通用照明方式,其很容易安装在镜头上,可给漫反射表面提供足够的照明。

  同轴照明:同轴光的形成即通过垂直墙壁出来的变化发散光,射到一个使光向下的分光镜上,相机从上面通过分光镜看物体。这种类型的光源对检测高反射的物体特别有帮助,还适合受周围环境产生阴影的影响,检测面积不明显的物体。

  暗场照明:暗场照明是相对于物体表面提供低角度照明。使用相机拍摄镜子使其在其视野内,如果在视野内能看见光源就认为使亮场照明,相反的在视野中看不到光源就是暗场照明。因此光源是亮场照明还是暗场照明与光源的位置有关。典型的,暗场照明应用于对表面部分有突起的部分的照明或表面纹理变化的照明。

  漫射照明:连续漫反射照明应用于物体表面的反射性或者表面有复杂的角度。连续漫反射照明应用半球形的均匀照明,以减小影子及镜面反射。这种照明方式对于完全组装的电路板照明非常有用。这种光源可以达到170立体角范围的均匀照明。

  背光照明:从物体背面射过来均匀视场的光。通过相机可以看到物面的侧面轮廓。背光照明常用于测量物休的尺寸和定物体的方向。背光照明产生了很强的对比度。应用背光技术时候,物体表面特征可能会丢失。例如,可以应用背光技术测量硬币的直径,但是却无法判断硬币的正反面。

  CHULEYISHANGJIESHAODEJIZHONGCHANGYONGZHAOMINGJISHU,HAIYOUXIETESHUCHANGHESUOSHIYONGDEZHAOMINGJISHU,BIRUZAIXIANZHENXIANGJIZHONGXUYAOLIANGDUJIZHONGDETIAOXINGGUANGZHAOMING;BIRUZAIJINGMICHICUNCELIANGZHONGYUYUANXINJINGTOUPEIHESHIYONGDEPINGXINGGUANGZHAOMINGJISHU;BIRUZAIGAOSUZAIXIANCELIANGZHONGJIANXIAOBEICEWUMOHUDEPINSHANGUANGZHAOMINGJISHU;YOUBIRUKEYIZHUDONGCELIANGXIANGJIDAOGUANGYUANDEJULIJIEGOUGUANGZHAOMINGJISHUHEJIANSHAOZAGUANGGANRAODEPIANZHENZHAOMINGJISHUDENG。

  CIWAI,HENDUOFUZADEBEICEHUANJINGXUYAOLIANGZHONGHUOLIANGZHONGYISHANGZHAOMINGJISHUGONGTONGPEIHEWANCHENG。YINERFENGFUDEZHAOMINGJISHUKEYIJIEJUESHIJUEXITONGZHONGTUXIANGHUOQUDEHENDUOWENTI,GUANGYUANZHAOMINGJISHUDEXUANZEKENENGDUIYIGESHIJUEXITONGDECHENGGONGYUFOUZHIGUANZHONGYAO。


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