工业镜头参数详解工业模拟相机有什么优点和缺点 _生活百科

机器视觉被广泛应用于自动质量检验、工艺控制、参数测量和自动组装等等许多领域。在这些系统中，相机是决定着成本、速度和精度的关键组件。工业模拟相机和工业数字相机都可以用在这些系统中，而了解工业相机的性能规格及其在各种视觉任务中的重要性，是把机器视觉付诸工业控制的最基础条件。
在设计工业机器视觉系统时，使用工业数字相机还是工业模拟相机是最重要的选择之一。两者兼具优点和缺点，难以抉择，但最后的抉择因素还是要根据成本和关键因素来选择，如果考虑了这些因素，哪一项技术的优势就会更加清楚了。

文章插图
机器视觉系统主要由三个部分组成：工业相机、图像采集卡和存储并分析图像以提取信息的计算机（或图像处理器）。图像处理器和图像采集卡属于相对容易选择的电子装置，主要看存储能力和处理速度的参数。
工业相机则相对来说比较复杂，工业模拟相机和工业数字相机采用电荷耦合器件（CCD）或互补金属氧化物半导体（CMOS）芯片来捕获图像并生成电子信号发送给计算机处理。
CCD和CMOS成像器由一系列方形光电池组成，它们将收集到的光子转化为电子，并将生成的电荷积蓄起来。在CCD中，当从芯片中每读取一个像素时，电荷被转换成电压，并将生成的电荷积蓄起来。而在CMOS中，每个光敏器件旁边的电路将光能转化成电压。
二者在图像质量上也没有明显的优劣之分，基于CMOS的工业相机需要的部件较少，电耗降低，提供数据的速度也比基于CCD的相机快；但CCD则是更为成熟的技术，能够以较低的噪声提供质量更好的图像，而弱点是数据传输速度比较慢，不太灵活，部件较多和电耗较高。
信号精度
CCD和CMOS芯片在内部都生成模拟信号，因此，模拟相机和数字相机之间的主要区别在于图像是在哪里被数字化的，数字相机在相机里将信号数字化，并且通过串行总线接口（比如FireWire, USB, Camera Link, Gigabit Ethernet）将信号以数字方式传输给计算机（或图像处理器）。而在另一方面，模拟相机系统并不是在其内部将图像信号数字化（数字化是由计算机完成的），所以，模拟信息是通过同轴电缆而进行传输的。
尽管两种方法都能够有效地传输信号，但模拟信号可能会由于工厂内其他设备（比如电动机或高压电缆）的电磁干扰而造成失真。随着噪声水平的提高，模拟相机的动态范围（原始信号与噪声之比）会降低。动态范围决定了有多少信息能够被从相机传输给计算机。
数字信号不受电噪声影响，因此，数字相机的动态范围更高，能够向计算机传输更精确的信号。数字相机的典型动态范围在55分贝到60分贝之间，而模拟相机则为45分贝到50分贝左右。
所用电缆的长度和类型也影响着信号的精度。模拟相机的电缆简单而且便宜，在电噪声导致信号严重失真之前能够将信号可靠地300米以上。由于数字相机传输的是高带宽信号，电缆的长度受电缆中信号良师衰减（损失）水平的限制。根据使用的通信协议的不同，电缆的典型长度如下：
FireWire：大约10米到20米
USB：大约10米到 20米
Camera Link：大约10米
现在，市场上有了采用千兆位以太网标准电缆的新系统。这些电缆能够将数字图像数据传输100米左右而不发生损失。
分辨率和捕获速度
分辨率是描述相机性能的重要参数之一，它包括两个方面：
阵列中传感单元或称像素的数量
【工业镜头参数详解工业模拟相机有什么优点和缺点】每个传感单元的大小
模拟相机通常是基于视频图形阵列（VGA）成像格式，分辨率被限制在大约640×480像素。这只是机器视觉系统要求的下限。而在另一方面，数字相机能够达到80兆像素甚至更高。模拟相机和数字相机典型的像素大小在3微米到20微米范围内。
第二个重要参数是帧速，或者说相机连续提供图像的速度。帧速越高，在给定时间内能够完成的检验、测量或识别工作就越多。像素数和帧速之间存在着相互影响，所以，相机的像素数越多，其帧速越低。但是，这并非是一成不变的规则，因为尺寸越小的半导体转换速度通常就越快，所以像素数相同的两台相机可能具有差别很大的帧速。

工业镜头参数详解 工业模拟相机有什么优点和缺点

工业镜头参数详解工业模拟相机有什么优点和缺点