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市面上工業(yè)相機大多是基于CCD(Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)芯片的相機。CCD是機器視覺最為常用的圖像傳感器。它集光電轉換及電荷存貯、電荷轉移、信號讀取于一體,是典型的固體成像器件。CCD的突出特點是以電荷作為信號,而不同于其它器件是以電流或者電壓為信號。這類成像器件通過光電轉換形成電荷包,而后在驅動脈沖的作用下轉移、放大輸出圖像信號。典型的CCD相機由光學鏡頭、時序及同步信號發(fā)生器、垂直驅動器、模擬/數(shù)字信號處理電路組成。CCD作為一種功能器件,與真空管相比,具有無灼傷、無滯后、低電壓工作、低功耗等優(yōu)點。CMOS圖像傳感器的開發(fā)最早出現(xiàn)在20世紀70 年代初,90 年代初期,隨著超大規(guī)模集成電路 (VLSI) 制造工藝技術的發(fā)展,CMOS圖像傳感器得到迅速發(fā)展。CMOS圖像傳感器將光敏元陣列、圖像信號放大器、信號讀取電路、模數(shù)轉換電路、圖像信號處理器及控制器集成在一塊芯片上,還具有局部像素的編程隨機訪問的優(yōu)點。CMOS圖像傳感器以其良好的集成性、低功耗、高速傳輸和寬動態(tài)范圍等特點在高分辨率和高速場合得到了廣泛的應用。

任何東西分類一定有它自己的分類標準,工業(yè)相機也不例外,按照芯片類型可以分為CCD相機、CMOS相機;按照傳感器的結構特性可以分為線陣相機、面陣相機;按照掃描方式可以分為隔行掃描相機、逐行掃描相機;按照分辨率大小可以分為普通分辨率相機、高分辨率相機;按照輸出信號方式可以分為模擬相機、數(shù)字相機;按照輸出色彩可以分為單色(黑白)相機、彩色相機;按照輸出信號速度可以分為普通速度相機、高速相機;按照響應頻率范圍可以分為可見光(普通)相機、紅外相機、紫外相機等。

高速相機一般采用CameraLink接口,也有采用USB 3.0接口的. CameraLink接口需要在電腦機箱內安裝專用的采集卡; 而USB 3.0接口則無需專用采集卡, 因此使用更方便, 筆記本電腦連接也很方便。

做圖像處理,處理的對像是從工業(yè)相機來的圖像,所以,工業(yè)相機的選擇是不可缺少而且非常重要的一步。

首先要弄明白的是自己的檢測任務,是靜態(tài)拍照還是動態(tài)拍照、拍照的頻率是多少、是做缺陷檢測還是尺寸測量或者是定位、產品的大小(視野)是多少、需要達到多少精度、所用軟件的性能、現(xiàn)場環(huán)境情況如何、有沒有其它的特殊要求等。如果是動態(tài)拍照,運動速度是多少,根據(jù)運動速度選擇最小曝光時間以及是否需要逐行掃描的相機;而相機的幀率(最高拍照頻率)跟像素有關,通常分辨率越高幀率越低,不同品牌的工業(yè)相機的幀率略有不同;根據(jù)檢測任務的不同、產品的大小、需要達到的分辨率以及所用軟件的性能可以計算出所需工業(yè)相機的分辨率;現(xiàn)場環(huán)境最要考慮的是溫度、濕度、干擾情況以及光照條件來選擇不同的工業(yè)相機。

舉例說明:如我們的檢測任務是尺寸測量,產品大小是18mm*10mm,精度要求是0.01mm,流水線作業(yè),檢測速度是10件/秒,現(xiàn)場環(huán)境是普通工業(yè)環(huán)境,不考慮干擾問題。首先我們知道是流水線作業(yè),速度比較快,因此選用逐行掃描相機;視野大小我們可以設定為20mm*12mm(考慮每次機械定位的誤差,將視野比物體適當放大),假如我們能夠取到很好的圖像(比如可以打背光),而且我們軟件的測量精度可以考慮1/2亞像素精度,那么我們需要的相機分辨率就是20/0.01/2=1000pixcel(像素),另一方向是12/0.01/2=600pixcel,也就是說我們相機的分辨率至少需要1000*600pixcel,幀率在10幀/秒,因此選擇1024*768像素(軟件性能和機械精度不能精確的情況下也可以考慮1280*1024pixcel),幀率在10幀/秒以上的即可。

一般高速相機指的是數(shù)字工業(yè)相機,其一般安裝在機器流水線上代替人眼來做測量和判斷,通過數(shù)字圖像攝取目標轉換成圖像信號,傳送給專用的圖像處理系統(tǒng),圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征,進而根據(jù)判別的結果來控制現(xiàn)場的設備動作。 廣泛應用于生產檢測、制藥、印刷、電子、電氣制造、以及更高要求的行業(yè)。

1、工業(yè)領域,如開發(fā)金屬材料及樹脂材料時,用來觀察材料受到沖擊時內部裂紋產生的方向、狀態(tài)等,可用來分析材料被破壞時物質的結構;

2、體育項目上,如捕捉棒球及高爾夫球擊球時球的狀態(tài)、與空氣產生的阻力等等,

3、包裝和標簽行業(yè)的印刷過程中,能夠實時檢測到高速印刷中非常細微的印刷缺陷。發(fā)現(xiàn)印刷缺陷可以為生產提供有價值的信息,以便在生產過程中采取措施,減少最終的損失。各種印刷中常見的缺陷如劃痕、灰塵、漏印、墨痕和褶皺等都可以輕松被檢測出來。不但提高投資回報和減少廢品發(fā)出,更提高了客戶滿意度和信任度。

4、在開發(fā)產品和驗證產品等方面,數(shù)字工業(yè)相機對被攝物的大小沒有限制,根據(jù)鏡頭的條件,既可拍攝一般物質,也可用于顯微鏡攝影。

該產品提供SDK 和Demo 程序源碼,可以很靈活的進行二次開發(fā)。

5、軍事領域:火藥爆破分析.彈道分析.炸藥爆炸,子彈出膛,火箭發(fā)射.煙火分析,防御裝置設計,撞擊分析,武器機械運動分析,火藥點火過程,飛行分析,穿甲過程分析,槍火分析等

6、生物醫(yī)學領.高分辨率高速顯微鏡成像.細胞高速成像;生物力學;生物運動分析;動物仿真學;動物動作分析;人體步態(tài)分析;昆蟲或鳥類翅膀運動;康復物理治療.細胞、瓣膜運動、出血觀察;吞咽、呼吸道鞭毛運動.汽車測試領域:安全氣囊分析;機器人動作分析;擺臂分析;撞擊試驗;結構分析;防護裝置性能測試;氣缸噴流

7、體育運動領域:仿真設備測試;運動動作姿態(tài)分析;沖線瞬間拍攝;羽毛球,網球,田徑運動,兵乓球動作姿態(tài)分析;高爾夫動作;體育運動輔助訓練

8、影視制作領域:動畫制作;廣告攝影;電視電影;動畫特效;

9、能源化工領域: 氣相流,粒子測速系統(tǒng);化學結晶過程;噴流,噴霧流體分析,燃燒過程;火焰分析;微通道流;

10、其他專業(yè)領域:跌落試驗;振動分析;沖擊分析;焊接;繞線;切削;壓膜成型.印刷分析;瓶蓋測試;煙草機械;運轉動作分析或故障診斷,產品研發(fā)測試、力學彈性分析,放電分析等

11、高速粒子成像測速; 瞬間物理現(xiàn)象; 高速碰撞研究; 顯微高速成像;汽車碰撞測試;材料測試;張力測試;顯微鏡學;氣囊膨脹實驗;快速流體觀測;噴霧成像分析;流體力學;燃料注入;電閘放電;燃燒過程分析;半導體質量控制;自然界和醫(yī)學上的快速成像研究;彈道學;超慢動作電影剪切;高速生物學現(xiàn)象觀測(肌肉收縮);交通控制等等

應用領域包含航天航空、大學研究所、船舶、體育、汽車工業(yè)、自動化生產線、各式產品檢測、礦業(yè)、陶瓷、制藥、涂料、造紙、水處理以及鉆探泥漿等領域。

1、大學研究所科研試驗,
2、機誡運轉動作分析,
3、機誡故障診斷,
4、產品研發(fā)測試,
5、航天航空船舶汽車工業(yè),
6、自動化生產線,
7、各式產品檢測,
8、能源化工領域,
9、生物醫(yī)學領,
10、體育運動領域,
11、軍事領域,
12、影視制作領域;

速攝影 (彈道學、碰撞實驗、高速粒子運動實驗 PIV 、材料學、氣囊膨脹實驗、燃燒實驗、電弧運動、離子束運動、流體力學、噴射實驗、爆炸分析以及其他超高速運動領域)

◆ 高分辨率成像 (彈道學、粒子運動實驗 PIV 、工業(yè)質量檢測、噴射實驗、電泳現(xiàn)象、火焰分析)

◆ 顯微成像 (微生物光學成像、分子細胞成像)

◆ 低照度成像 (燃燒實驗、彈道學、碰撞實驗、爆炸分析、天文學領域、微光成像、工業(yè)檢測監(jiān)視)

◆ 微光成像

◆ 光譜成像 (紅外感應范圍應用、光源波譜分析)

◆ 圖象分析軟件

◆ Zeta電位儀

◆ 粒度分析儀

1、高速LVDS數(shù)字工業(yè)相機具有分辨率高、圖像質量好,分辨率可達1280x1024、1600x1200、

2048×1536、2592×1944數(shù)字面陣CMOS感光芯片;

2、LVDS數(shù)據(jù)輸出,圖像穩(wěn)定,色彩還原性好,比USB2.0速度更快;

3、所有均經過長時間測試,體積小,安裝方便;

4、標準鏡頭接口(CS及C口);

5、允許外觸發(fā),曝光時間可控;

6、采用5V供電,功耗小;

7、2000/XP、環(huán)境下的開發(fā)工具及演示程序,支持VC、VB、C++Builder、DelphiSDK。

1、高速實時無壓縮圖像記錄,實時顯示,設定速度回顯;

2、系統(tǒng)采用直接將數(shù)據(jù)寫入硬盤的記錄方式,解決了傳統(tǒng)內存記錄方式記錄時間短的問題,同時解決了傳統(tǒng)采集系統(tǒng)傳輸速度受PCI總線帶寬限制的問題;

3、保證100%不丟幀,解決了傳統(tǒng)內存記錄方式易丟幀、缺乏斷電保護等問題;

4、系統(tǒng)獨立工作,幾乎不占用計算機資源,可靠性高;

5、一套系統(tǒng)中可支持多塊板卡和相機,同時對多個目標進行跟蹤記錄;

6、支持多種外部信號的疊加融合;

7、支持多種圖像格式,有多種軟硬件外觸發(fā)功能;

8、軟件接口簡單,便于二次開發(fā)和實時處理。