技術文章
美國邦納工業(yè)視覺成像都有哪些關鍵參數,?
閱讀:733 發(fā)布時間:2023-6-13工業(yè)相機是機器視覺系統(tǒng)中的核心器件之一,在為一項應用選擇相機前,,需要充分了解相機的各項參數指標,,以選出適合應用的工業(yè)相機,實現檢測優(yōu)解,。那么要了解哪些主要參數呢,?.
鏡頭焦距(Focus Length)
視野(Field Of Vision)
物距(Object Distance)
焦距是鏡頭非常重要的一個光學參數,指的是鏡頭光學后主點到焦點的距離,,是鏡頭的重要性能指標,。
鏡頭焦距的長短與鏡頭拍攝圖片的成像大小成反比。簡單的說,,在同樣距離下,,焦距越大的鏡頭,拍攝到的畫面越小,。
工業(yè)相機在實際應用中配備的大多數是固定焦距的,,所以在確定鏡頭焦距的時候,需要了解現場相機物距(相機鏡頭距離被測物表面的安裝高度),,相機拍照的視野范圍(也就是待檢被測物特征的尺寸),。
某些應用場合會涉及不同高度被測物的混檢,這時會考慮使用可變焦距的鏡頭,,選擇變焦鏡頭要考慮兩個問題,,一是變焦的速度,二是鏡頭的壽命,。
像素(Pixel)
分辨率(Resolution)
檢測精度(Detecting Precision)
生活中我們用看圖軟件把圖像放大到后,,圖像會呈現出一個個小方塊,這個小方塊就是圖像的像素點,,是成像芯片CCD或CMOS的在生成圖像的最小單元,,例如一張200萬像素的圖片,大概就是由200萬個像素點組成的,。
分辨率指的就是CCD或CMOS芯片的成像能力,分辨率的表達方式如下:
200萬攝像頭的分辨率 = 1626 x 1236
這個說明這個攝像頭X軸方向有1626個像素,,一共有1236行,,拍出來的圖像合計2009736個像素,約等于200萬,。
檢測精度的簡單評估方法如下:
檢測精度=圖像的X軸實際尺寸/X軸的像素點數量
例如一個被測物,,X軸的尺寸是100mm,如果用200萬攝像頭去拍照檢測(假設工件鋪滿畫面,不存在空白區(qū)域),,那么此時相機的檢測精度為:
100mm /1626 = 0.0615mm
以上方法只是用于攝像頭選型時的簡單精度評估,,實際的檢測精度會受到很多外在因素的影響,包括被測物移動速度,,光線干擾,,工件外形一致性,特征對比度等,。
景深( Depth Of Field)
景深是個非常有趣的現象,,日常生活中經常會遇到
當鏡頭聚焦點在花朵A的時候進行拍照,最終花朵A是清晰的,,但是花朵A后面的其他花就變模糊了,。
所以當鏡頭聚焦在一個點時,只有在聚焦點前后的一段距離內的物體成像清晰,,在此距離外的物體成像模糊,,這個距離就成為鏡頭的景深。
控制景深的三大要素:
光圈:光圈越大,,景深越?。还馊υ叫?,景深越大,。
焦距:焦距越長,景深越??;焦距越短,景深越大,。
距離:距離越近,,景深越小,;距離越遠,,景深越大。
一個有趣的現象,,當你想看清一個物體的時候,,是不是習慣瞇起眼睛?
曝光時間(Exposure Time)
曝光時間是從相機快門打開后,,CCD感光芯片獲取外部光線的持續(xù)時間,。
打個比方,如果把CCD感光芯片比作一個水池,,相機快門比作水池入水口的閥門,,那么曝光時間指的就是閥門持續(xù)打開的時間,。閥門打開時間越長,進入水池的水就越多,。同理,,相機的曝光時間越長,CCD感光芯片獲取到的光線就越足,,圖像就越亮,。
調節(jié)曝光時間需要考慮什么?
曝光時間太小或太大會造成圖像過暗或過亮,,影響被測物特征與背景的對比度
相機檢測時間包含了圖像的曝光時間,,所以曝光時間與檢測效率息息相關
運動檢測的場合,曝光時間過長會造成圖像虛影,,影響檢測精度
曝光時間和成像虛影
相機的“防抖"功能大家都耳熟能詳,,在拍照的過程中,相機和被測物的抖動都會造成圖像虛影,,這里思考兩個問題:
為什么抖動會造成圖像虛影,?
為什么夜晚拍照比白天更容易造成圖像虛影?
再打個比方來解釋,,把光線進入到相機的CCD感光芯片比作是水滴持續(xù)落在紙張表面上,。
如果水滴和紙張的位置都是固定不動的,那么在曝光時間內,,水滴都會落在紙張表面的同一個位置,,紙張上水滴的輪廓只是一個點。
如果紙張是移動的,,那么在曝光時間內,,水滴就會落在紙張的不同位置上,最終水滴留在紙張上的痕跡就變成了多個點或線,,而這些多出來的點和線就是相機成像上的虛影,,曝光時間越長,虛影就越嚴重,。
家用相機很多人喜歡用自動模式拍照,,白天因為光線充足,相機拍照的快門速度極快,,曝光時間短,,所以只要物體移動速度不是特別快,畫面的虛影幾乎看不出來,。但是到了夜晚,,為了獲得足夠的曝光度,相機會將快門速度自動調慢,,延長曝光時間,于是圖像虛影就明顯了很多。
但是工業(yè)檢測上,,必須盡可能的規(guī)避虛影產生,,所以會參考下列公式來計算相機拍照的最大曝光時間:
物體的運動速度 × 曝光時間 = 相機視野 / 相機分辨率
這個公式的含義是:在相機的曝光時間之內,被測物所走過的距離不能超過一個像素所對應的長度。
綜上所述,,了解相機成像的相關特性,,可以讓工業(yè)相機獲得最佳的圖像效果,從而提高整體系統(tǒng)的檢測性能,。