1:工业相机的丢帧的问题是由什么原因引起的? 经常会有一些机器视觉工程师认为USB接口的工业相机会造成丢帧现象。一般而言,工业相机丢帧与工业相机所采用的传输接口是没有关系的,无论是USB,还是1394、GigE、或者是CameraLink。设计不良的驱动程序或工业相机硬件才是造成丢帧的真正原因:设计不良的工业相机之所以会发生丢帧的现象,其实就是资料通道的堵塞,无法及时处理,所以新的图像进来时,前一张可能被迫丢弃,或是新的图像被迫丢弃。要解决这问题,需要设计者针对驱动程序与工业相机硬件资料传输的每个环节进行精密的设计。 2:工业相机输入、输出接口有哪些? 在机器视觉检测技术中,工业相机的输入、输出接口有Camera Link、IEEE 1394、USB2.0、Ethernet、USB3.0几种; 3:知道被测物的长、宽、高以及要求的测量精度,如何来选择CCD 相机和工业镜头,选择以上器件需要注意什么?
首先要选择合适的镜头。选择镜头应该遵循以下原则:
选择CCD 相机时,应该综合考虑以下几个方面: 4:CCD 相机与CMOS 相机的区别在哪里?
1、 成像过程
2、 集成性
3、 速度
4、噪声
5:工业相机都有哪些主要参数? 6:工业相机的分辨率是如何定义的?
分辨率是相机最基本的参数,由相机所采用的芯片分辨率决定,是芯片靶面排列的像元数量。通常面阵相机的分辨率用水平和垂直分辨率两个数字表示,如:1920(H)x 1080(V),前面的数字表示每行的像元数量,即共有1920个像元,后面的数字表示像元的行数,即1080 行。现在相机的分辨率通常表示多少K,如1K(1024),2K(2048),3K(4096)等。在采集图像时,相机的分辨率对图像质量有很大的影响。在对同样大的视场(景物范围)成像时,分辨率越高,对细节的展示越明显。 7:工业相机的帧频和行频是什么意思? 相机的帧频/行频表示相机采集图像的频率,通常面阵相机用帧频表示,单位fps(Frame Per second),如30fps,表示相机再1 秒钟内最多能采集30 帧图像;线阵相机通常用行频便是单位KHz,如12KHz 表示相机再1 秒钟内最多能采集12000 行图像数据。速度是相机的重要参数,在实际应用中很多时候需要对运动物体成像。相机的速度需要满足一定要求,才能清晰准确的对物体成像。相机的帧频和行频首先受到芯片的帧频和行频的影响,芯片的设计最高速度则主要是由芯片所能承受的最高时钟决定。 8: 工业相机的噪声是什么意思? 工业相机的噪声是指成像过程中不希望被采集到的,实际成像目标外的信号。根据欧洲相机测试标准EMVA1288 中,定义的相机中的噪声从总体上可分为两类:一类是由有效信号带来的符合泊松分布的统计涨落噪声,也叫散粒噪声(shot noise),这种噪声对任何相机都是相同的,不可避免,尤其确定的计算公式。(就是:噪声的平方= 信号的均值)。第二类是相机自身固有的与信号无关的噪声,它是由图像传感器读出电路、相机信号处理与放大电路等带来的噪声,每台相机的固有噪声都不一样。另外,对数字相机来说,对视频信号进行模拟转换时会产生量化噪声,量化位数越高,噪声越低。 9: 工业相机的信噪比什么意思? 相机的信噪比定义为图像中信号与噪声的比值(有效信号平均灰度值与噪声均方根的比值),代表了图像的质量,图像信噪比越高,图像质量越好。 10: 工业相机中动态范围是什么意思? 相机的动态范围表明相机探测光信号的范围,动态范围可用两种方法来界定,一种是光学动态范围,指饱和时最大光强与等价于噪声输出的光强的比值,由芯片的特性决定。另一种是电子动态范围,他指饱和电压和噪声电压之间的比值。对于固定相机其动态范围是一个定值,不随外界条件变化而变化。在线性响应去,相机的动态范围定义为饱和曝光量与噪声等效曝光量的比值:动态范围=光敏元的满阱容量/等效噪声信号动态范围可用倍数、dB 或Bit 等方式来表示。动态范围大,则相机对不同的光照强度有更强的适应能力。 11:工业相机里的像元深度是什么意思? 数字相机输出的数字信号,即像元灰度值,具有特殊的比特位数,称为像元深度。对于黑白相机这个值的方位通常是8-16bit。像元深度定义了灰度由暗道亮的灰阶数。例如,对于8bit的相机0 代表全暗而255 代表全亮。介于0 和25 之间的数字代表一定的亮度指标。10bit 数据就有1024个灰阶而12bit有4096个灰阶。每一个应用我们都要仔细考虑是否需要非常细腻的灰度等级。从8bit上升到10bit 或者12bit 的确可以增强测量的精度,但是也同时降低了系统的速度,并且提高了系统集成的难度(线缆增加,尺寸变大),因此我们也要慎重选择。 12: 工业相机都有哪些接口? 接口是指相机与镜头之间的借口,常用的镜头的借口有C口,CS口,F口。 13: 工业相机是怎么分类的?
1. 按照芯片结构分类:CCD 相机& CMOS 相机 14: 工业相机与普通数码相机的区别在哪里?
1.工业相机的快门时间特别短,能清晰地抓拍快速运动的物体,而普通相机抓拍快速运动的物体非常模糊; 15: 如何选择线阵相机?
1.计算分辨率:幅宽除以最小检测精度得出每行需要的像素。
根据以上计算结果选择线阵相机举例如下: 16: 线阵相机有哪些特点?
1.线阵相机使用的线扫描传感器通常只有一行感光单元(少数彩色线阵使用三行感光单元的传感器) 17:为什么要在机器视觉检测中使用线阵相机? 1.线阵相机有更高的分辨率;线阵相机每行像素一般为1024,2048,4096,8012;而一般的面阵相机仅为640,768,1280,大于2048的面阵很少见。 2.线阵相机的采集速度更快;不同型号的线阵相机采集速度从每秒5000 行-60000 行不等,用户可以选择没几行或者每十几行即构成一帧图像进行处理一次,因此可以达到很高的帧率。 3.线阵相机可以不间断的连续采集和处理;线阵相机可以对直线运动的物体(直线导轨,滚筒上的纸张,织物,印刷品,传送带上的物体等)进行连续采集。 4.线阵相机有更简单合理的构造。与面阵相机相比,线阵相机不会浪费分辨率采集到无用数据。 18:什么是智能工业相机? 智能工业相机并不是一台简单的相机,而是一种高度集成化的微小型机器视觉系统。它将图像的采集、处理与通信功能集成于单一相机内,从而提供了具有多功能、模块化、高可靠性、易于实现的机器视觉解决方案。智能工业相机一般由图像采集单元、图像处理单元、图像处理软件、网络通信装置等构成。由于应用了最新的DSP、FPGA 及大容量存储技术,其智能化程度不断提高,可满足多种机器视觉的应用需求。 19: CCD 芯片与CMOS 芯片的主要参数有哪些? 在机器视觉中主要采用的两类光电传感芯片分别为CCD 芯片和CMOS 芯片,CCD 是ChargeCoupled Device(电荷耦合器件)的缩写,CMOS 是Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor(互补金属氧化物半导体)的缩写。无论是CCD 还是CMOS,他们的作用都是通过光电效应将光信号转换成电信号(电压/电流),进行存储以获得图像。CCD 芯片与CMOS 芯片的主要参数有:
1. 像元尺寸
2. 灵敏度
3. 坏点数
4. 光谱响应 20:线阵相机与面阵相机的区别在哪里? 线阵CCD 工业相机主要应用于工业、医疗、科研与安全领域的图象处理。在机器视觉领域中,线阵工业相机是一类特殊的视觉机器。与面阵工业相机相比,它的传感器只有一行感光元素,因此使高扫描频率和高分辨率成为可能。线阵工业相机的典型应用领域是检测连续的材料,例如金属、塑料、纸和纤维等。被检测的物体通常匀速运动 , 利用一台或多台工业相机对其逐行连续扫描 , 以达到对其整个表面均匀检测。可以对其图像逐行进行处理 , 或者对由多行组成的面阵图像进行处理。另外线阵工业相机非常适合测量场合,这要归功于传感器的高分辨率 , 它可以准确测量到微米。
对于面阵CCD 来说,应用面较广,如面积、形状、尺寸、位置,甚至温度等的测量。面阵CCD 的优点是可以获取二维图像信息,测量图像直观。缺点是像元总数多,而每行的像元数一般较线阵少,帧幅率受到限制,而线阵CCD 的优点是一维像元数可以做得很多,而总像元数角较面阵CCD 工业相机少,而且像元尺寸比较灵活,帧幅数高,特别适用于一维动态目标的测量。 21:线阵相机是如何定义的?
线阵工业相机,机顾名思义是呈“线”状的。虽然也是二维图像,但极长,几K 的长度,而宽度却只有几个像素的而已。一般上只在两种情况下使用这种相机: 22:选择工业相机的一般步骤是什么?
第一步,首先需要知道系统精度要求和工业相机分辨率; 23:如何用机器视觉系统要求的精度来计算出需要选用相机的分辨率(像素)? 知道实际检测精度来反推该选用多大像素的工业相机可以通过公式来计算得出:X 方向系统精度(X 方向像素值)=视野范围(X 方向)/CCD 芯片像素数量( X 方向);Y 方向系统精度(Y 方向像素值)=视野范围(Y方向)/CCD 芯片像素数量( Y 方向)来获得。当然理论像素值的得出,要由系统精度及亚像素方法综合考虑; 24:如何根据实际要求的检测速度来推导出该选用什么速度的工业相机? 系统单次运行速度=系统成像(包括传输)速度+系统检测速度,虽然系统成像(包括传输)速度可以根据工业相机异步触发功能、快门速度等进行理论计算,最好的方法还是通过软件进行实际测试; 25:工业相机需要与图像采集卡匹配哪些才能正常使用?
工业相机需要与图像采集卡匹配好才能正常使用,一般需要匹配以下几个: 26:USB 接口的工业相机与1394 接口工业相机的区别在哪里? USB 相机与1394 相机从接口方面来说影响到我们选择的因素主要有以下几点: a)协议规范:1394 设备相关工业规范协议有50 多种,涉及到从摄像机、工业相机、等设备。各厂家的1394 工业相机大都遵循DCAM 工业规范。而USB 工业相机的接口是近期从商业PC 应用中发展起来的商业规范。 b)供电方式:1394 工业相机操作电压为8 到30VDC,USB 工业相机工作电压是5VDC。从供电范围角度看,1394接口符合工业领域单独设备的直流供电要求,比如12VDC 或24VDC;而USB 接口采用电子线路TTL 标准电压供电,一般做设备内部供电使用。 c)操作系统配合:1394 接口工业相机在系统重新启动后能够保持原先的地址不变,而USB 接口工业相机每次启动后都需要系统重新分配地址的。 d)数据传输:1394 接口在处理多台工业相机的数据传输时,有着先天的优势。从发展背景来看,USB 接口是承接RS232 接口的新一代高速数据传输接口,而1394 接口的工业相机是作为替代SCSI 和PCI 总线的而设计的。 27:智能工业相机与一般工业相机区别在哪里? 智能相机与工业相机区别,简言之:智能相机是一种高度集成化的微小型机器视觉系统;而工业相机是机器视觉系统的组成部分之一。 28:智能工业相机中图像采集单元的主要功能是什么? 在智能相机中,图像采集单元相当于普通意义上的CCD/CMOS 相机和图像采集卡。它将光学图像转换为模拟/数字图像,并输出至图像处理单元。 29:智能工业相机中图像处理单元起什么作用
在智能工业相机中,图像处理单元类似于图像采集、处理卡。它可对图像采集单元的图像数据进行实时的存储,并在图像处理软件的支持下进行图像处理。 30:智能工业相机中图像处理软件的主要作用是什么? 图像处理软件主要在图像处理单元硬件环境的支持下,完成图像处理功能。如几何边缘的提取、Blob、灰度直方图、OCV/OVR、简单的定位和搜索等。在智能相机中,以上算法都封装成固定的模块,用户可直接应用而无需编程。 31:智能工业相机中网络通信装置起什么作用? 网络通信装置是智能相机的重要组成部分,主要完成控制信息、图像数据的通信任务。智能相机一般均内置以太网通信装置,并支持多种标准网络和总线协议,从而使多台智能相机构成更大的机器视觉系统。 32:从那几个方面来比较工业相机的几种接口? 以下是工业相机几种接口的比较: 33:选择工业相机时应注意什么? 1、根据应用的不同来决定是需要选用CCD 还是CMOS 相机CCD 工业相机主要应用在运动物体的图像提取,如贴片机,当然随着CMOS 技术的发展,许多贴片机也在选用CMOS 工业相机。用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 工业相机由成本低,功耗低也应用越来越广泛。 2、分辨率的选择,首先考虑待观察或待测量物体的精度,根据精度选择分辨率。其次看工业相机的输出,若是体式观察或机器软件分析识别,分辨率高是有帮助的;若是VGA 输出或USB输出,在显示器上观察,则还依赖于显示器的分辨率,工业相机的分辨率再高,显示器分辨率不够,也是没有意义的;利用存储卡或拍照功能,工业相机的分辨率高也是有帮助的。 3、与镜头的匹配,传感器芯片尺寸需要小于或等于镜头尺寸,C 或CS 安装座也要匹配(或者增加转接口); 4、相机帧数选择,当被测物体有运动要求时,要选择帧数高的工业相机。但一般来说分辨率越高,帧数越低; 34:如何设置工业相机中的“自动增益控制”功能? 工业相机内有一个将来自 CCD 的信号放大到可以使用水准的视频放大器,其放大即增益,等效于有较高的灵敏度,然而在亮光照的环境下放大器将过载,使视频信号畸变。当开关在 ON 时,在低亮度条件下完全打开镜头光圈,自动增加增益以获得清晰的图像。开关在 OFF时,在低亮度下可获得自然而低噪声的图像。 35:如何来选购图像采集卡? 在选购及使用图像采集卡时,需要考虑的两个关键性的因素为:硬件的可靠性以及软件的支持。在其它条件都同等的情况下,一块复杂具有更多器件的卡会比器件较少的卡耗散更多的热量。好的设计会采用更多的ASIC(Applica TIon-specific integrated circuits)和可编程器件以减少电子器件的数量,而达到更高的功能。还可以选择具有更少的无用功能的卡以减少不必要的麻烦。过压保护是可靠性的一个重要指标。接近高压会在视频电缆产生很强的电涌,在视频输入端和I/O 口加过压保护电路可保护采集卡不会被工业环境电磁干扰会产生的高压击穿。选择采集卡的同时还必须考虑此视觉系统要选用的软件与采集卡是否兼容,是否使用方便,其软件是否要求付费等。 36:高速工业相机与一般工业相机相比有哪些优势?
1. 高速实时无压缩图像记录,实时显示,设定速度回显; 37:红外相机有哪些类别? 红外相机主要近红外相机、短波红外相机、高速红外相机、中波红外系列相机、基于DSP长波红外系列相机有下几类; 38:如何来提高工业相机的灵敏度? 工业相机的灵敏度是可以通过设置工业相机的以下功能来实现的: 提高工业相机灵敏度的技术 39:工业相机的白平衡是什么? 白平衡(White Balance)是彩色相机中采用的技术,白平衡是对红、绿、蓝三个分量的平衡,以使相机能反映实际景物真实颜色。由于光敏元件在不同的光照条件下RGB 三个分量的输出是不平衡的,从而会差生图像在色彩上的失真,偏蓝或者偏红,因此需要白平衡来还原图像的色彩。通常相机完成白平衡可以分为自动和手动白平衡两种方式,此外还可以通过软件实现白平衡。 40:如何提高相机感光均匀性? 41:如何提高图像的信噪比?
信噪比SNR(Signal to NoiseRaTIo)反应相机成像的抗干扰能力,反应在画质上就是画面是否干净无噪点。以下技术可提高图像的信噪比使采集的图像更清晰干净。 42:如何提高工业相机的动态范围? 相机动态范围成像的目的就是要正确地表示真实世界中从太阳光直射到最暗的阴影这样大的范围亮度,以下技术可以提高相机动态范围。 43:如何通过调整工业相机来提高图像质量? 在机器视觉系统中,相机需要采集图像,有时候采集的图像质量一般,这就需要我们通过调整工业相机的一些功能参数来提高图像质量,以下技术可提高图像质量。 44:工业相机的机械快门与电子快门有什么区别? 机械快门:用弹簧或是电磁手段,控制几片叶片的开闭,或是两层帘幕像舞台“拉幕”一样左右或上下以一定宽度的缝隙“划过”成像像场窗口,让窗口获得指定时间长短的“见光机会”——这就使通常的机械快门概念。 电子快门:通过电路直接操作CCD/CMOS 控制快门曝光,被称为电子快门。利用了CCD/CMOS 不通电不工作的原理,在CCD 不通电的情况下,尽管窗口“大敞开”,但是并不能产生图像。如果在按下快门钮时,使用电子时间电路,使CCD/CMOS 只通电“一个指定的时间长短”,就也能获得像有快门“瞬间打开”一样的效果。 一般而言,机械快门的好处是不用电即可工作,缺点是高速和低速档比较会不准确。电子快门比纯机械快门更精确,性能更高(最短曝光时间可以更短等等),可靠性更高,寿命更长。 45:数字工业相机与模拟工业相机的区别是什么? 从概念上来讲,这两种相机只在输出信号上有区别,模拟工业相机输出的是模拟信号,数字工业相机输出的是数字信号。也就是说模拟工业相机的A/D 转换是在工业相机之外进行的,数字工业相机的A/D 转换是在工业相机内完成的。 46:如何来保养工业相机?
1.尽量避免将摄像头直接指向阳光,以免损害摄像头的图像感应器件; 47:什么是图像采集卡?
图像采集卡又称为图像卡,它将相机的图像视频信号,以帧为单位传送到计算机的内存和VGA帧存,供计算机处理,存储,显示和传输等使用。在机器视觉系统中,图像采集卡采集到的图像供处理器做出工件是否合格、运动物体的运动偏差量、缺陷所在位置等的处理。 48:图像采集卡都有哪些类别?
1. 根据输入信号可分为模拟图像采集卡和数字图像采集卡; 49:分辨率和像素的关系? 分辨率和像素是成正比的,像素越大,分辨率越高。像素越高,最大输出的影像分辨率也越高。 50:工业相机的CCD/CMOS 芯片尺寸与图像尺寸的关系? 工业相机中的CCD/CMOS 芯片尺寸与图像尺寸关系表如下: |
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