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一文了解工业相机选型:如何选择最适合的相机?

计算机视觉工坊  · 公众号  ·  · 2025-02-18 15:00

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来源:计算机视觉工坊

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面对市场上各种各样的工业相机,如何挑选适合自己需求的产品?今天来给大家讲一讲相机介绍及选型方法!

1、工业相机选型

1.1 传感器类型(CCD/CMOS)

(1)CCD/CMOS

CCD相机:
1)目标是运动的则优先考虑。
2)需要高质量图像,如进行尺寸测量,可以考虑CCD。(因为在小尺寸的传感器里,CCD的成像质量还是要优于CMOS的。)

注:CCD工业相机主要应用在运动物体的图像提取,在视觉自动检查的方案或行业中一般用CCD工业相机比较多。

CMOS相机:
1)拍摄目标是静态不动的,为了节约成本可考虑使用。2)需要高采集速度,可以考虑CMOS相机。(因为CMOS的采集速度会优于CCD。)

1.2 通讯方式(接口)

USB接口 :(USB3.0接口简单易用,实时性好)支持热拔热插、使用便捷、标准统一、可连接多个设备、相机可通过USB线缆供电。

Gige千兆以太网接口 :(简单方便的进行多相机设置,支持100米线材输出)是一种基于千兆以太网通信协议开发的相机接口标准;

Camerlink接口 (最快):(专门针对高速图像数据需求的标准接口)是一种串行通讯协议。采用LVDS接口标准,具有速度快、抗干扰能力强、功耗低。

目前在机器视觉中,应用最广泛的接口是Gige(以太网)接口,以太网接口在传输速度、距离、成本等方面较其他接口具有很大的优势。

1.3 分辨率

相机的分辨率是指单位距离的像用多少个像素表示。
相机的分辨率与像元尺寸大小有关。
一般分辨率长短边比是4比3,如:
130w镜头分辨率是1280 * 1024
500w镜头分辨率是2592 * 2048, 2592 * 1944
600w镜头分辨率是3072 * 2048
2000w镜头分辨率是5472 * 3648

1.4 相机靶面尺寸

靶面尺寸即用于接收光信号的传感器的尺寸,指的是传感器(工作区域为矩形)对角线长度,单位为英寸。

相机的靶面尺寸越大则可获得的视野范围越大,一般情况下优先选大的。

常用的靶面尺寸:

1.1英寸——靶面尺寸为宽12mm * 高12mm,对角线17mm
1英寸——靶面尺寸为宽12.7mm * 高9.6mm,对角线16mm
2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm * 高6.6mm,对角线11mm
1/1.8英寸——靶面尺寸为宽7.2mm * 高5.4mm,对角线9mm
1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm * 高4.8mm,对角线8mm
1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm * 高3.6mm,对角线6mm
1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2mm * 高2.4mm,对角线4mm

靶面尺寸=传感器对角线尺寸
靶面面积=传感器宽度x传感器高度

传感器尺寸大,在同样的像素密度下,像元尺寸也会大,这样会增加每个像元的感光面积,对提高图像的质量有益。传感器的尺寸,还能决定视野大小与工作距离。在同样的工作距离、同样的镜头下,传感器尺寸大,可以拍摄更大的视野。

1.5 像元尺寸

像元尺寸(Pixel Size),也称为像素尺寸,是指图像传感器上单个像素的物理尺寸,通常以微米(μm)为单位来表示。

像元尺寸=传感器尺寸/分辨率(像元个数)
在保证像素数够用的前提下,像元面积越大越好,画幅越大越好。

1.6 精度

精度指一个像素表示实际物体的大小,用(um * um)/pixel表示。注意,像元尺寸并不等于精度,像元尺寸是相机机械构造时固定的,而精度与相机视野有关,是变化的。精度值越小,精度越高。

2、镜头介绍及选型方法

镜头作为机器的眼睛,其主要作用是将目标物体的图像聚焦在图像传感器(相机)的光敏器件上。数据系统所处理的所有图像信息均需要通过镜头得到,镜头的质量直接影响到视觉系统的整体性能。

2.0 工作距离(WD)

工作距离指的是镜头的最下端到景物之间的距离。一般的镜头是可以看到无限远的,也就是说是没有上限的。

2.1 视场角(FOV)

视角FOV是指镜头所能覆盖的范围。(相机实际拍摄到的区域尺寸)

一个摄像机镜头能涵盖多大范围的景物,通常以角度来表示,这个角度就叫镜头的视角FOV。

焦距与FOV的关系可以归纳为以下几点:

焦距越长,FOV越小 :当镜头的焦距增加时,其视角(即FOV)会相应减小。这意味着相机能够捕捉到的画面范围会变得更小,但画面中的细节会更为清晰。因此,长焦镜头通常用于需要放大远处物体或捕捉细节的场景。

焦距越短,FOV越大 :相反,当镜头的焦距减小时,其视角会增大。这意味着相机能够捕捉到的画面范围会变得更广,但画面中的细节可能会相对模糊。因此,短焦镜头通常用于需要捕捉广阔场景或监控大范围区域的场景。

2.2 (镜头)分辨率

镜头分辨率是指解像力。这只是单纯镜头本身的参数,只反映镜头的解析能力,而和相机多少像素、分辨率均无关!只与镜头成像质量有关,通常镜头分辨率指的是解像力。

镜头只与解像力有关,越高质量的镜头,解像力越高,通常称为“锐度越高”,所拍照片也自然越清晰。

选择思路 :在保证镜头的焦距和靶面尺寸满足需求的前提下,一定要确保,镜头的分辨率要高于相机的分辨率,这样可以把相机和镜头的潜力都发挥出来。但是如果镜头的分辨率太低,那再好的相机,高质量的成像效果也得不到了。但是也不需要无限的高,否则镜头的分辨率又被浪费了。

2.3 (镜头)靶面尺寸

镜头靶面尺寸是指镜头能够产生清晰图像的最大直径区域。镜头靶面尺寸要大于等于sensor传感器的对角线尺寸。

镜头靶面尺寸大于相机靶面尺寸 :如果镜头的靶面尺寸大于相机的靶面尺寸,那么镜头的一部分成像能力将被浪费,因为传感器的边缘之外的部分没有被利用到。







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