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工業(yè)數(shù)字相機的應(yīng)用及基礎(chǔ)知識

日期:2024-09-19 14:02
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摘要: 隨著科技的飛速發(fā)展,工業(yè)數(shù)字相機在機器視覺、工業(yè)檢測、圖像處理等等方面有著非常廣泛的應(yīng)用,但是工業(yè)相機的相關(guān)知識學(xué)習(xí)渠道相當(dāng)匱乏,經(jīng)過多年的技術(shù)積累, 蘇州瑞文光電科技將工業(yè)數(shù)字相機的相關(guān)基礎(chǔ)知識做一分類整理與大家共享。 1、在機器視覺檢測技術(shù)中,工業(yè)相機輸入、輸入、輸出接口有下列幾種 1).Camera Link; 如: P2-2X-01K40就為Camera Link接口。 2).IEEE 1394 ; 如:MV-VS078FC/FM就為1394接口。 3).USB2.0 ; 如:MV-VD040SC/SM就為USB接口。 4).Ethernet ; 如: MV-VEM200SC/SM就為GigE接口...
     隨著科技的飛速發(fā)展,工業(yè)數(shù)字相機在機器視覺、工業(yè)檢測、圖像處理等等方面有著非常廣泛的應(yīng)用,但是工業(yè)相機的相關(guān)知識學(xué)習(xí)渠道相當(dāng)匱乏,經(jīng)過多年的技術(shù)積累, 蘇州瑞文光電科技將工業(yè)數(shù)字相機的相關(guān)基礎(chǔ)知識做一分類整理與大家共享。 
1、在機器視覺檢測技術(shù)中,工業(yè)相機輸入、輸入、輸出接口有下列幾種 
   1).Camera Link; 如: P2-2X-01K40就為Camera Link接口。 
   2).IEEE 1394 ; 如:MV-VS078FC/FM就為1394接口。 
   3).USB2.0 ; 如:MV-VD040SC/SM就為USB接口。 
   4).Ethernet ; 如: MV-VEM200SC/SM就為GigE接口。 
   5).USB3.0 ; 如: MV-VDM130SC/SM就為USB3.0接口。 
2. 知道被測物的長、寬、高以及要求的測量精度,如何來選擇CCD相機和工業(yè)鏡頭,選擇以上器件需要注意什么? 
   首先要選擇合適的鏡頭。 電子元器件搜索 指出 選擇鏡頭應(yīng)該遵循以下原則; 
   1).與之相配的相機的芯片尺寸是多大; 
   2).相機的接口類型是哪種的,C接口,CS接口還是其它接口。 
   3).鏡頭的工作距離; 
   4).鏡頭視場角; 
   5).鏡頭光譜特性; 
   6).鏡頭畸變率; 
   7).鏡頭機械結(jié)構(gòu)尺寸; 
選擇CCD相機時,應(yīng)該綜合考慮以下幾個方面 
   1).感光芯片類型;CCD還是CMOS 
   2).視頻特點;包括點頻、行頻。 
   3).信號輸出接口; 
   4).相機的工作模式:連續(xù),觸發(fā),控制,異步復(fù)位,長時間積分。 
   5).視頻參數(shù)調(diào)整及控制方法:Manual、RS232. 
   同時,選擇CCD的時候應(yīng)該注意,linch=16mm而不是等于25.4mm. 
3. CCD相機與CMOS相機的區(qū)別在哪里? 
1. 成像過程 
     CCD與CMOS圖像傳感器光電轉(zhuǎn)換的原理相同,他們*主要的差別在于信號的讀出過程不同;由于CCD僅有一個(或少數(shù)幾個)輸出節(jié)點統(tǒng)一讀出,其信號輸出的一致性非常好;而CMOS芯片中,每個像素都有各自的信號放大器,各自進行電荷-電壓的轉(zhuǎn)換,其信號輸出的一致性較差。但是CCD為了讀出整幅圖像信號,要求輸出放大器的信號帶寬較寬,而在CMOS 芯片中,每個像元中的放大器的帶寬要求較低,大大降低了芯片的功耗,這就是CMOS芯片功耗比CCD要低的主要原因。盡管降低了功耗,但是數(shù)以百萬的放大器的不一致性卻帶來了更高的固定噪聲,這又是CMOS相對CCD的固有劣勢。 
2. 集成性 
     從制造工藝的角度看,CCD中電路和器件是集成在半導(dǎo)體單晶材料商,工藝較復(fù)雜,世界上只有少數(shù)幾家廠商能夠生產(chǎn)CCD晶元,如DALSA、SONY、松下等。CCD僅能輸出模擬電信號,需要后續(xù)的地址譯碼器、模擬轉(zhuǎn)換器、圖像信號處理器處理,并且還需要提供三組不同電壓的電源同步時鐘控制電路,集成度非常低。而CMOS是集成在被稱作金屬氧化物的版單體材料上,這種工藝與生產(chǎn)數(shù)以萬計的計算機芯片和存儲設(shè)備等半導(dǎo)體集成電路的工藝相同,因此聲場CMOS的成本相對CCD低很多。同時CMOS芯片能將圖像信號放大器、信號讀取電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、圖像信號處理器及控制器等集成到一塊芯片上,只需一塊芯片就可以實現(xiàn)相機的的所有基本功能,集成度很高,芯片級相機概念就是從這產(chǎn)生的。隨著CMOS成像技術(shù)的不斷發(fā)展,有越來越多的公司可以提供高品質(zhì)的CMOS成像芯片,包括:Micron、 CMOSIS、Cypress等。 
3. 速度 
     CCD采用逐個光敏輸出,只能按照規(guī)定的程序輸出,速度較慢。CMOS有多個電荷-電壓轉(zhuǎn)換器和行列開關(guān)控制,讀出速度快很多,目前大部分500fps以上的高速相機都是CMOS相機。此外CMOS 的地址選通開關(guān)可以隨機采樣,實現(xiàn)子窗口輸出,在僅輸出子窗口圖像時可以獲得更高的速度。 
4. 噪聲 
     CCD技術(shù)發(fā)展較早,比較成熟,采用PN結(jié)或二氧化硅(SiO2)隔離層隔離噪聲,成像質(zhì)量相對CMOS光電傳感器有一定優(yōu)勢。由于CMOS圖像傳感器集成度高,各元件、電路之間距離很近,干擾比較嚴(yán)重,噪聲對圖像質(zhì)量影響很大。近年,隨著CMOS電路消噪技術(shù)的不斷發(fā)展,為生產(chǎn)高密度上等的CMOS圖像傳感器提供了良好的條件。 

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