彩色相机（机器视觉 工业相机）

一、工业相机的结构

​编辑工业相机一般由镜头接口、滤光片、图像传感器、驱动电路、数字图像处理模块、转换电路、相机的供电/控制信号接口、图像数据传输组成接口。

二、工业相机的分类

1、按照相机芯片分类

按照芯片工艺分类

CCD

CMOS

曝光方式

一般为全局曝光

卷帘/全局曝光

灵敏度

同样面积下灵敏度高

灵敏度较弱

成本

线路品质影响程度高，成本高

CMOS整合集成，成本低

解析度

连接复杂度低，解析度高

解析度稍低

噪点比

单一放大，噪点低

百万放大，噪点高

功耗

需额外加电，功耗高

直接方大，功耗低

2、按照传感器分类

按照传感器分类

线扫相机

面阵相机

芯片形状

成像条件

相机和物体之间需要有相对运动

物体静止或运动都可以成像

数据接口

一般为GigE或Cam Link

USB、IEEE13944、GigE、Cam Link

成本

成本较高

根据数据性能，价格不同

一般情况下线扫相机可以用来拍片式产品，比如片式框架产品、LED等，一般情况下相机是静止的，电机带动产品运动。

3、按照图像模式分类

按照图像模式分类

彩色相机

图像为彩色，一般为24位图像

黑白相机

图像为灰度图像，一般为8位图像

三、工业相机的参数

1、镜头接口

相机和镜头配合使用时的连接方式成为接口，机器视觉行业常见的几种镜头接口为C口、CS口、F口。一般情况下C口的接口方式为螺纹口，F口的接口方式为卡口。

2、芯片尺寸

芯片尺寸表示图像传感器感光区域的面积大小，直接决定了整个系统的物理放大率。

常见的芯片尺寸有1/4英寸、1/3英寸、1/2英寸、2/3英寸、1英寸。

3、传感器与镜头的匹配

所有的镜头都有最大兼容的相机芯片尺寸。

选择相机和镜头时，遵循“镜头最大兼容芯片尺寸>=相机芯片尺寸”的元组。

4、像元尺寸

像元尺寸表示相机芯片每个像元的实际物理大小。

常见的像元尺寸有3.45um、3.75um、4.4um、4.8um、5.3um、5.8um、7.4um等

5、分辨率

相机分辨率是指图像像素的宽度和高度。

6、相机快门类型

（1）卷帘快门

卷帘快门的特征是逐行曝光，每一行的曝光时间不一致。大多数CMOS图像传感器上使用的是卷帘宽门。卷帘宽门不适用高速运动的检测对象。

（2）全局快门

CCD传感器和极少数CMOS传感器采用的快门，传感器上所有图像同时刻曝光。

7、曝光时间

相机曝光时间是指从快门打开到关闭的时间间隔。

快门速度越快，曝光时间越短，图像产生拖影的几率越小，图像越清晰。

8、计算物体运动不产生拖影的曝光时间

拍摄高速运动物体时，为使图像不产生拖影，营使物体在曝光时间内移动的距离不超过一个像元尺寸。

例如：

已知物体运动速度为150mm/s，沿芯片水平方向运动，相机芯片为1/2英寸（6.4mm*4.8mm），水平方向视野为20mm，像元尺寸为5.3um

放大倍数：6.4mm/20mm = 0.32

计算像的运动速度：0.32*150mm/s = 48mm/s

曝光时间：5.3um/48mm/s = 0.00011s

9、数据传输接口

一般工业相机常见的数据传输方式有USB、FireWire、GigE、Cam Link。

目前在机器视觉中，用的最多的一般是USB3.0、GigE。

10、帧率

相机的帧率一般指相机每秒钟可以采集多少张图像，单位为FPS，即帧/秒。

11、供电方式

（1）传统供电方式+以太网通信

（2）POE供电方式

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