机器视觉--工业相机
机器视觉系统3D工业相机介绍
机器视觉系统3D工业相机介绍工业相机，选择TEO。
机器视觉系统3D工业相机介绍3D立体视觉的研究将具有重要的应用价值，其也是计算机视觉研究领域的重要课题之一。
立体视觉系统能够对视场范围内的标靶进行自动识别定位，可在复杂的背景环境下实现系统的现场标定。
通过对运动体上特征点的识别定位并对数据进行分析进一步获取运动体的位置三维坐标、姿态、特征点之间的相对距离。
随着各项研究的深入，其应用也必将越来越广泛，为行业的发展提供强大的技术支持。
目前3D机器视觉大多用于水果和蔬菜、木材、化妆品、烘焙食品、电子组件和医药产品的评级。
它可以提高合格产品的生产能力，在生产过程的早期就报废劣质产品，从而减少了浪费节约成本。
这种功能非常适合用于高度、形状、数量甚至色彩等产品属性的成像。
大多数彩色摄像头都由单个采用彩色滤波器阵列或马赛克的传感器组成，这种马赛克一般由以特定模式覆盖在传感器像素上的红、蓝、绿(RGB)三色的光学滤波器组成。
然后马赛克通过将原始传感器数据转换成每个像素的RGB值进行解码，更高速度和更高性能的微处理器的出现催生了各种新型机器视觉应用。
其中，三维摄像头技术可以在生产期间测量物体的形状和色彩，这有助于提高产品质量，降低生产成本。
增加色彩功能进一步增加了质量和成本控制优势，就像人眼一样，机器视觉摄像头所感知的待查产品色彩是有差别的，这取决于照明光源、图像传感器类型及其镜头。
大多数机器视觉系统都提供灰度级产品图像分析，但在某些情况下，彩色机器视觉软件需要精确地检测产品图像的形状和轮廓。
现在，机器视觉设计人员正专注于开发各种用于实现比色法、更好的色度和亮度分解以及彩色马赛克解码的独立于硬件的算法。
3D立体视觉与人眼立体视觉相比，具有不可替代的优点，如精度高、扩展能力强大，连续工作时间长、不易损坏、保密性好、没有培训成本、结果易于保存和复制等优点，因此三D立体视觉技术的应用领域已经越来越广泛。
工业相机的基础知识
工业相机的基础知识一、概述工业相机（Industrial Camera）又称机器视觉相机（Machine Vision Camera），是一种特殊用途的相机，主要应用于工业生产过程中的自动化视觉检测和控制领域。
相比于普通的消费级相机，工业相机具有更高的精度、更快的速度和更强的稳定性，可以满足工业领域对于快速、精确、长时间运行的要求。
二、工业相机的构成1.图像传感器（Image Sensor）图像传感器是工业相机最关键的部件之一，它负责将光学成像转化为电信号。
常用的图像传感器包括CCD（Charge-Coupled Device）和CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）两种。
CCD传感器具有高灵敏度、低噪声和高动态范围等优点，适用于对图像质量要求较高的应用；而CMOS传感器具有低功耗、低成本和集成度高等优点，适用于对成本和集成度有要求的应用。
2.图像采集板（Image Capture Board）图像采集板是工业相机与计算机之间的桥梁，它负责将图像传感器采集到的图像数据通过传输介质（如USB、GigE、CameraLink等）传输到计算机上进行处理。
图像采集板通常包含了图像采集芯片、接口和一些额外的硬件模块，以实现图像数据的传输和处理功能。
3.镜头（Lens）镜头是工业相机光学系统中的一个关键组件，它负责将目标物体的光学信息聚焦到图像传感器上。
根据应用需求的不同，可以选择不同类型的镜头，包括定焦镜头、变焦镜头和特殊用途镜头等。
定焦镜头适用于需要固定焦距的应用；变焦镜头可以根据需要调整焦距，适用于视野范围变化较大的应用；特殊用途镜头（如鱼眼镜头、微观镜头等）则适用于特殊的视觉应用。
4.光源（Light Source）光源是工业相机成像的必备条件之一，它提供了待检测物体的照明条件。
常用的光源有白光、红外光、激光等，根据不同的应用需求选择合适的光源类型和亮度。
【机器视觉】工业相机的主要参数
【机器视觉】工业相机的主要参数工业相机概述工业相机是系统中的一个关键组件，其最本质的功能就是将光信号改变成为有序的电信号。
挑选合适的相机也是机器视觉系统设计中的重要环节，相机的不仅是挺直打算所采集到的图像辨别率、图像质量等，同时也与囫囵系统的运行模式挺直相关。
主要参数1.辨别率（Resolution）：相机每次采集图像的像素点数（Pixels），对于数字相机机普通是挺直与光电的像元数对应的，对于模拟相机机则是取决于视频制式，PAL制为768*576，NTSC制为640*480。
2.像素深度（PixelDepth）：即每像素数据的位数，普通常用的是8Bit，对于数字相机机普通还会有10Bit、12Bit等。
3.最大帧率（FrameRate）/行频（LineRate）：相机机采集传输图像的速率，对于面阵相机机普通为每秒采集的帧数（Frames/Sec.），对于线阵相机机为每秒采集的行数（Hz）。
4.曝光方式（Exposure）和快门速度（Shutter）：对于线阵相机机都是逐行曝光的方式，可以挑选固定行频和外触发同步的采集方式，曝光时光可以与行周期全都，也可以设定一个固定的时光；面阵相机机有帧曝光、场曝光和滚动行曝光等几种常见方式，数字相机机普通都提供外触发采图的功能。
快门速度普通可到10微秒，高速相机机还可以更快。
5.像元尺寸（PixelSize）：像元大小和像元数（辨别率）共同打算了相机机靶面的大小。
目前数字相机机像元尺寸普通为3μm-10μm，普通像元尺寸越小，创造难度越大，图像质量也越不简单提高。
6.光谱响应特性（SpectralRange）：是指该像元传感器对不同光波的敏感特性，普通响应范围是350nm－1000nm，一些相机机在靶面前加了一个滤镜，滤除光芒，假如系统需要对红外感光时可去掉该滤镜。
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机器视觉之机器视觉中使用工业镜头的计算方式
机器视觉中使用工业镜头的计算方式1、WD 物距工作距离（Work Distance，WD）。
2、FOV 视场视野（Field of View，FOV）3、DOV 景深（Depth of Field）。
4、Ho:视野的高度5、Hi:摄像机有效成像面的高度（Hi来代表传感器像面的大小）6、PMAG:镜头的放大倍数7、f:镜头的焦距8、LE:镜头像平面的扩充距离相机和镜头的选择技巧1、相机的主要参数:感光面积SS（Sensor Size）2、镜头的主要参数:焦距FL（Focal Length）最小物距Dmin（minimum Focal Distance）3、其他参数:视野FOV（Field of View）像素pixelFOVmin=SS（Dmin/FL）如:SS=6.4mm，Dmin=8in，FL=12mm pixel=640*480则:FOVmin=6.4（8/12）=4.23mm 4.23/640=0.007mm 如果精度要求为0.01mm，1pixels=0.007mm<0.01mm 结论:可以达到设想的精度光学镜头的放大率放大率光学放大率影响大小相对于物体的放大率β=y’/y=b/a=NA/NA’=CCD相机元素尺寸/视场实际尺寸电子放大率电子放大率是用相机拍照成像在CCD上的像呈现在显示器的放大倍数显示器放大率显示器放大率是被拍物体通过镜头成像显示在显示器上的放大倍数显示器放大率＝（光学放大率）×（电子放大率）例子:光学放大率＝0. 2X, CCD大小1/2（对角线长8mm）,显示器14〃电子放大率＝14×25.4/8＝44.45（倍）显示器放大率＝0.2×44.45＝8.89（倍）（1寸＝25.4mm）视场视场是镜头与CCD相机连接时物体可被看见的范围大小视场的大小是:（CCD格式大小）/（光学放大率）例子:光学放大率＝0.2X，CCD1/2〃（4.8mm长，6.4mm宽）视场大小 :长＝4.8/0.2＝24（mm）宽＝6.4/0.2＝32（mm）。
工业相机的作用和用途
工业相机的作用和用途
工业相机是机器视觉系统中的关键组件之一，它的作用是将通过镜头聚焦的图像转换为数字信号，并将其传输给专用的图像处理软件。
与普通相机相比，工业相机具有更高的图像稳定性、传输能力和抗干扰能力。
以下是工业相机的主要作用和用途：
1. 质量检测：工业相机可用于检测产品缺陷，如划痕、破损、尺寸误差等，确保产品质量符合标准。
2. 测量与计量：通过精确的图像分析，工业相机能够进行尺寸测量、形状识别等，用于精密制造和计量领域。
3. 定位与导航：在自动化装配、搬运和分拣过程中，工业相机提供实时图像反馈，帮助机器人或自动化设备准确定位。
4. 识别与追踪：工业相机可以识别条码、二维码、RFID等标识，用于物流追踪、生产管理等。
5. 监控与安防：在安全监控领域，工业相机提供高清晰度的视频监控，增强安全防范能力。
6. 工艺控制：在生产过程中，工业相机可以监控工艺流程，如焊接、切割、涂装等，确保工艺质量。
7. 科研与开发：在科学实验和研究开发中，工业相机用于捕捉高速运动的物体或微观世界的图像，为分析和研究提供数据支持。
机器视觉中用工业镜头与工业相机CCD选型指导手册道
机器视觉中用工业镜头与工业相机CCD选型指导手册道镜头的参数指标光学镜头一般称为摄像镜头或摄影镜头，简称镜头，其功能就是光学成像。
在机器视觉系统中，镜头的主要作用是将成像目标聚焦在图像传感器的光敏面上。
镜头的质量直接影响到机器视觉系统的整体性能;合理选择并安装光学镜头，是机器视觉系统设计的重要环节。
1.镜头的相关参数1焦距焦距是光学镜头的重要参数，通常用 f 来表示。
焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观察的范围也大，但距离远的物体分辨不很清楚;焦距数值大，视场角小，观察范围小，只要焦距选择合适，即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚。
由于焦距和视场角是一一对应的，一个确定的焦距就意味着一个确定的视场角，所以在选择镜头焦距时，应该充分考虑是观测细节重要，还是有一个大的观测范围重要，如果要看细节，就选择长焦距镜头;如果看近距离大场面，就选择小焦距的广角镜头。
2光阑系数即光通量，用 F 表示，以镜头焦距 f 和通光孔径 D 的比值来衡量。
每个镜头上都标有最大 F 值，例如6mm/F1.4 代表最大孔径为 4.29 毫米。
光通量与 F 值的平方成反比关系，F 值越小，光通量越大。
镜头上光圈指数序列的标值为 1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22 等，其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的 2 倍。
也就是说镜头的通光孔径分别是 1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，1/8，1/11，1/16，1/22，前一数值是后一数值的根号 2 倍，因此光圈指数越小，则通光孔径越大，成像靶面上的照度也就越大。
3景深摄影时向某景物调焦，在该景物的前后形成一个清晰区，这个清晰区称为全景深，简称景深。
决定景深的三个基本因素: 光圈光圈大小与景深成反比，光圈越大，景深越小。
焦距焦距长短与景深成反比，焦距越大，景深越小。
物距物距大小与景深成正比，物距越大，景深越大。
机器视觉(1)
第二节 工业相机
一、工业相机的基本概念（1）
传感器的尺寸
图像传感器感光区域的面积大小。这个尺寸直接 决定了整个系统的物理放大率。如：1/3“、1/2” 等。绝大多数模拟相机的传感器的长宽比例是4： 3 (H：V)，数字相机的长宽比例则包括多种：1： 1，16：9，3：2 etc。
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
第一节 工业镜头
二、镜头的分类（3）
按照用途分
微距镜头（或者成为显微镜头） 用于拍摄较小的目标具有很大的放大比
远心镜头 包括物方远心镜头和像方远心镜头以及双边远心镜头。
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
第一节 工业镜头
二、镜头的分类（4）
关于远心镜头
远心指的是一种光学的设计模式：系统的出瞳和入瞳的位置 在无限远处。
MTF能够同时表征系统重现物方空间的几何和灰度细 节能力，是衡量成像系统性能的最佳方式。 对于一个实际的成像系统，细节密集地方的对比度要 小于细节稀疏位置的对比度
成像系统中的每个环节都对系统最终的MTF产生影像， 包括滤色片，镜头，图像传感器，后期处理电路等等。
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
实际焦距×43mm 镜头成像圆的直径
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
第一节 工业镜头
二、镜头的分类（2）
按照功能分
变焦距镜头 镜头的焦距可以调节，镜头的视角，视野可变
定焦距镜头 镜头的焦距不能调节，镜头视角固定。聚焦位置和光圈可以 调节
定光圈镜头 光圈不能调节，通常情况下聚焦也不能调节。
美制 RS – 170 Norm
欧制 CCIR - Norm
640 480 480
basler工业相机的使用方法
basler工业相机的使用方法
Basler工业相机是一种高性能的工业相机，通常用于机器视觉、自动化和工业应用中。
它们具有高分辨率、快速图像采集和稳定的
性能，能够满足工业领域对于精准图像采集和处理的需求。
首先，使用Basler工业相机需要进行以下步骤：
1. 安装相机驱动程序，在使用Basler工业相机之前，需要安
装相应的驱动程序。
这些驱动程序通常可以从Basler官方网站上下
载并安装到计算机上。
2. 连接相机，将Basler工业相机通过合适的接口（如USB、GigE、Camera Link等）连接到计算机上。
确保连接稳定可靠。
3. 配置相机参数，使用Basler提供的相机配置工具，可以对
相机的参数进行配置，如曝光时间、增益、帧率等。
这些参数根据
具体的应用需求进行调整。
4. 软件开发，如果需要在自己的应用程序中使用Basler工业
相机，需要使用Basler提供的SDK（软件开发工具包）进行开发。
SDK通常提供了丰富的接口和示例代码，方便开发者进行图像采集和处理。
5. 图像采集和处理，通过编写相应的程序，可以实现对Basler工业相机的图像采集和处理。
可以使用SDK提供的函数来控制相机的工作模式，采集图像并进行后续的图像处理工作。
总的来说，使用Basler工业相机需要对相机进行驱动安装、连接、参数配置和软件开发等步骤。
同时，根据具体的应用需求，可能还需要对相机进行定制化的配置和开发工作。
希望以上信息能够帮助你更好地了解Basler工业相机的使用方法。
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要10/0.01=1000个像素。
你需要选择什么类型感光芯片的相机
静止拍摄，选rolling shutter CMOS相机。 成本低。 运动拍摄，选global shutter CMOS或者CCD CCD，噪点低，色彩还原度比较好
卷帘曝光/全局曝光
隔行扫描/逐行扫描
你需要选用什么样的传输接口
回顾：
1. 像素和分辨率的关系？ 2. 检测目标为80mm*60mm，要求的检测精度为0.1mm，需要选择多大分辨 率的工业相机？ 3.已知每次检测范围为80mm*60mm，选用200w像素（1600*1200）的相 机，物体的运动速度是12m/min,相机要设置多大的曝光时间不会产生拖影？
彩色相机和黑白相机在灵敏度方面的区别
你需要多高的输出帧频
几个场合下对相机帧频的要求
实时监控或观察：输出帧频>25fps 自动检测：输出帧频>每秒钟检测工件个数 高速记录和检测场合需要200fps甚至更高的输出帧频
相机的帧频和什么因素有关系
SENSOR本身的特性 接口输出带宽
小传输时对主机资源如CPU资源的使用。
帧率/行频
相机采集传输图像的速率，对于面阵相机机一般为每秒 采集的帧数（Frames/Sec.），对于线阵相机为每秒采 集的行数（Lines/Sec.）。
靶面尺寸与 像元尺寸
像元大小和像元数（分辨率）共同决定了相机靶面的大小。数字相 机机像元尺寸为3μ m~10μ m，一般像元尺寸越小，制造难度越大， 图像质量也越不容易提高。
靶面尺寸是图像传感器有效感光区域的大小，通常是指在水平维度 下的。这个参数非常重要，它决定了要获得期望视场所需要的镜头 放大率。
视场（FOV）= 传感器尺寸 / 镜头主要放大倍率。
曝光方式和快门速度
对于线阵相机都是逐行曝光的方式，可以选择固定行频和外触发 同步的采集方式，曝光时间可以与行周期一致，也可以设定一个 固定的时间；面阵相机有帧曝光、场曝光和滚动行曝光等几种常 见方式，数字相机一般都提供外触发采图的功能。
选择合适的工业相机
你需要选择什么类型感光芯片的相机 你需要多大的图像分辨率 你需要选用彩色相机还是黑白相机 你需要多高的输出帧频 相机的最短曝光时间是多少 你需要选用什么样的传输接口
你需要多大的图像分辨率
分辨率越高，检测精度就越高。 在检测区域一定的前提下，可以根据要求的精度计算需要的分辨率。 例如，检测一个长度为10mm的工件，精度为0.01mm，则图像宽度需
你需要选用彩色还是黑白相机
清晰度 灵敏度 选择原则：如果不是需要检
测颜色信息，就优先选择黑 白相机
彩色面阵相机像素阵列
彩色相机和黑白相机在清晰度方面的区别
G11 R12 G13 B21 G22 B23 G31 R32 G33
相机的最短曝光时间是多少
如果您需要抓拍运动物体，是不是选用适合抓拍运动物体的相机，如转移 型CCD，或全帧快门 CMOS相机就可以了呢？答案是否定的，您还需要设置 合适的曝光时间。
要想拍到清晰的高速运动物体，准则就是，在曝光时间△T内，物体成的 像在感光面上移动的距离不超过一个像素。
一个简单的计算曝光时间的公式是： Texp < 视野宽度/（图像宽度×物体该方向移动速度） 或 Texp < 视野高度/（图像高度×物体该方向移动度）。
分辨率及ROI
分辨率就是相机的像素个数。 工业相机说的都是物理分辨率。 ROI，国内习惯说开窗。让相机输出小于最大分辨率的格式。 对于CMOS相机来说，设定小的分辨率可以提高帧频，对于CCD来说，
一般不能提高帧频或者是有限制提高，但小的分辨率，所要传输的 数据量小一些，同样可以节约传输带宽，使传输的时间变短，并减的主要参数
分辨率及ROI 帧率/行频 靶面尺寸与 像元尺寸 曝光方式和快门速度 光谱响应特性
快门速度一般可到10微秒，高速相机机还可以更快。
光谱响应特性
是指图像传感器对不同光波的敏感特性，表现了传感器的量子效率QE。
量子效率与像素的结构有很大关系，同时它也是波长的函数。
黑白相机光谱响应曲线示例
彩色相机光谱响应曲线示例