机器视觉系统中的硬件选型

机器视觉系统中的硬件选型

机器视觉系统中采集图像的总体要求有：系统精度高、成像清晰、避免畸变、大小一致、对比度好。这些要求跟相机、镜头、光源的选择息息相关。下面来我们说说这些硬件的选择方法、流程。

一、相机的选择

1、相机的色彩选择：

是进行颜色检测→彩色相机。

不是进行颜色检测→黑白相机。

2、相机的接口选择：

带宽要求>800mm→CamerLink接口。

800mm>带宽要求>400mm→以太网、1349接口。

400mm>带宽要求→普通模拟相机。

3、相机的扫描方式选择：

是P/M/V>30ms→隔行扫描方式的相机。

不是P/M/V>30ms→逐行扫描方式的相机。

4、相机分辨率的选择：

（1）图像分辨率（Ri）

图像分辨率指图像行和列的像素数目，由相机图像分辨率和图像采集卡图像分辨率中较低者决定。如不符合项目需要，则要翻倍计算。如：640*480，1280*960，2560*1920等。

Ri=FOV/Rs

（2）空间分辨率（Rs）

空间分辨率是从像素中心映射到场景的间距，也就是通常说的精度。镜头长或宽方向精度=工作视野/相机芯片长或宽的分辨率。

Rs=FOV/Ri

（3）特征分辨率（Rf）

特征分辨率是能被机器视觉系统可靠采集到的物体最小特征尺寸。最少要2个像素（pix）来描述图像的特征，在实际应用中可能还要更多个像素来描述。最小特征像素数用Fp表示。

Rf=Rs*Fp

（4）测量分辨率（Rm）

测量分辨率是可以被机器视觉系统检测到的被测物的尺寸或位移的最小变化。实际应用中一般能达到1/10pix。

Rm=Rs*Mp

（5）像素分辨率（Mp）

像素分辨率是像素的灰度或彩色等级，由图像采集卡或相机的D/A转换得到。如灰度的256个等级、彩色的RGB000000~FFFFFF编码。

5、相机的帧率和曝光模式选择

是拍摄运动物体→全局曝光模式相机，运动速度决定帧率。

6、根据被测物的复杂度选择

被测目标为非常精密、微小、模糊等→CCD相机比CMOS相机要好，黑白要比彩色相机好。

二、镜头的选择

1、镜头类型的选择

是检测精度高→远心镜头。

不是检测精度高→CCTV监控镜头。

2、镜头接口的选择

芯片尺寸大于2/3inch→F型接口或专用接口的相机和镜头。

芯片尺寸小于、等于2/3inch→C型接口的相机和镜头。

3、镜头焦距选择

在芯片尺寸已定的情况下：

焦距/工作距离=芯片尺寸/工作视野，

工作视野=芯片尺寸*工作距离/焦距，

焦距=工作距离*芯片尺寸/工作视野。

4、镜头其他参数的选择

（1）镜头视野范围要比目标稍大；

（2）景深要求大，则使用小光圈的镜头；

（3）镜头与光源的配合。

三、光源的选择

1、环形光源的选择

（1）根据安装高度、角度，选择环形光源的尺寸、角度。

（2）根据被测目标的面积，选择环形光源的尺寸、角度。

（3）根据被测目标的表现特征位于图像边缘，选择环形光源的尺寸大、角度大。

（4）根据被测目标的表面反射、衍射性，选择环形光源的波长。

2、条形光源的选择

（1）条形光源的长度要比被测目标稍长。

（2）被测目标表面高反光则要加上漫射板。

（3）根据实际需要，可以多条条形光源组合。

3、同轴光源的选择

（1）应选择发光面积为被测目标面积1.5~2倍的同轴光源。

（2）同轴光源的安装位置距离被测目标要尽可能近。

4、背光源的选择

（1）背光源的大小与被测目标的大小相比稍大，能盖住目标。

（2）利用背光源检测轮廓时，尽量选择短波光源。

（3）对于圆轴类被测目标，尽量使用平行背光源。