注:摘抄自AIoT工业检测公众号:https://mp.weixin.qq.com/s/tJwLEfPpJpxPIetYUNexgg
1、线阵工业相机的选型:
分辩率 = 幅宽 / 最小检测精度
实际检测精度 = 幅宽 / 像素数
每秒扫描行数 = 每秒运动速度长度 / 精度
根据以上数值选定相机如幅宽为1600mm、精度1mm、运动速度22000mm/s
相机:1600/1=1600像素
最少2000像素,选定为2k相机
1600/2048=0.8实际精度
22000mm/0.8mm=27.5KHz
应选定相机为2048像素28kHz相机
2、线阵相机镜头的选型:
为什么在选相机时要考虑镜头的选型呢?常见的线阵相机分辨率目前有1K,2K,4K,6K,7K,8K,12K几种,象素大小有5um,7um,10um,14um几种,这样芯片的大小从 10.240mm (1Kx10um) 到 86.016mm (12Kx7um)不等。很显然,C接口远远不能满足要求,因为C接口最大只能接 22 mm 的芯片,也就是1.3inch。而很多相机的接口为F,M42X1,M72X0.75等,不同的镜头接口对应不同的后背焦(Flange distance),也就决定了镜头的工作距离不一样。
光学放大倍率(β,Magnification)
确定了相机分辨率和像素大小,就可以计算出芯片尺寸(Sensor size);芯片尺寸除以视野范围(FOV)就等于光学放大倍率。β=CCD/FOV
接口(Mount):
主要有C、M42x1 、F、T2、Leica、M72x0.75等几种,确定了之后,就可知道对应接口的长度。
后背焦(Flange Distance)
后背焦指相机接口平面到芯片的距离,是一个非常重要的参数,由相机厂家根据自己的光路设计确定。不同厂家的相机,哪怕是接口一样,也可能有不同的后背焦。
有了光学放大倍率、接口、后背焦,就能计算出工作距离和节圈长度。选好这些之后,还有一个重要的环节,就是看MTF值是否足够好?很多视觉工程师不了解MTF,而对高端镜头来说就必须用MTF来衡量光学品质。MTF涵盖了对比度、分辨率、空间频率、色差等相当丰富的信息,并且非常详细地表达了镜头中心和边缘各处的光学质量。不仅只是工作距离、视野范围满足要求,边缘的对比度不够好,也要重新考虑是否选择更高分辨率的镜头。
3、线阵相机光源选型:
线扫描项目中,常用的光源有LED光源、卤素灯(光纤光源)、高频荧光灯。
卤素灯也叫光纤光源,特点是亮度特别高,但缺点也很明显--寿命短,只有1000-2000小时左右,需要经常更换灯泡。发光源是卤素灯泡,通过一个专门的光学透镜和分光系统,最后通过光纤输出,光源功率很大,可高达250瓦。卤素灯还有一个名字叫冷光源,因为通过光纤传输之后,出光的这一头是不热的且色温稳定,适合用于对环境温度比较敏感的场合,比如二次元量测仪的照明。用于线扫描的卤素灯,常常在出光口加上玻璃聚光镜头,进一步聚焦提高光源亮度。对于较长的线光源,还用几组卤素光源同时为一根光纤提供照明。
高频荧光灯,发光原理和日光灯类似,只是灯管是工业级产品,特点是适合大面积照明,亮度较高,成本低,但荧光灯最大的缺点是有闪烁、衰减速度快。荧光灯一定需要高频电源,也就是光源闪烁的频率远高于相机采集图象的频率(对线扫描相机来说就是行扫描频率),消除图像的闪烁。专用的高频电源可做到60KHz。
LED光源是目前主流的机器视觉光源。特点是寿命长,稳定性好,功耗非常小。
1,直流供电,无频闪。
2,专业的LED光源寿命非常长。(如美国AI的寿命50000小时亮度不小于50%)
3,亮度也非常高,接近卤素灯的亮度,并且随着LED工艺的改善不断提高。(目前美国AI线光源亮度高达90000LUX)
4,可以灵活地设计成不同结构的线光源,如直射、带聚光透镜、背光、同轴以及类似于碗状的漫反射线光源。
5,有多种颜色可选,包括红、绿、蓝、白,还有红外、紫外。针对不同被测物体的表面特征和材质,选用不同颜色也就是不同波长的光源,获得更佳的图像。
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