一、前言
準確的完成相機選型是一個視覺工程師必備的技能,而選型前必須對其內部參數了如指掌。工業相機是一種比較復雜的產品,其參數很多,每個參數可能會有不同的標準,下面對主要的參數會做比較詳細的闡述。
二、參數詳述
2.1 相機分辨率與像元
分辨率作為相機的基本參數之一,是指傳感器(CCD或CMOS)芯片靶面排列的像元數量。這里講一下像元(像素)的概念:物理概念上像元是指芯片上的感光元件或光敏元件,其尺寸為芯片尺寸/對應方向的像素數。
例如1/2inch芯片對角線為8mm,對應勾股定理,長寬尺寸為6.4mm、4.8mm,分辨率為1600*1200,故其像元長度尺寸為6.4/1600=4um。這里需要和圖像尺寸做出區分,由于鏡頭放大倍數的原因,圖像像素的大小應該為放大倍數 * 像元尺寸,如果倍數為40,那么像素大小為0.16mm。
面陣相機的分辨率用水平和垂直分辨率表示,如:1280(寬)x 960(高);線陣相機的分辨率通常表示為多少K,如1K(1024),表示一行由1024個像元。在對同樣大的物體成像時,分辨率越高,能夠顯示更多細節。
DPI和PPI的區別:
DPI(dots per inch)最初用于衡量打印物上每英寸的點數密度,就是說你的打印機可以在一英寸內打多少個點。DPI值越小圖片越不精細,此概念也適用于鼠標。
PPI (Pixel Per Inch) 是指液晶屏幕上每英寸像素點的數量。
27″Mac的PPI是109,意思是每英寸有109個像素。顯示器寬度(含邊框)為25.7英寸,屏幕純寬度差不多23.5英寸,所以23.5×109 ≈2560,由此可知屏幕的分辨率為2560×1440。
2.2 線性度和重復精度
線性度是指相機的測量結果和理想值保持線性關系的一種度量。
就在規定條件下,傳感器校準曲線與擬合直線間的最大偏差(ΔYmax)與滿量程輸出(Y)的百分比,稱為線性度(線性度又稱為“非線性誤差”),該值越小,表明線性特性越好。表示為公式如下:
δ=ΔYmax/ Y*100%
重復精度是指在一個確定的測量點位置上,每次被測量的量變化到這個位置時表現出來的測量差值。
2.3 視場
相機視場(FOV)或者視野范圍是指攝像頭能夠觀察到的最大范圍,可分為近場,中場,遠場,通常以角度來表示,視場越大, 觀測范圍越大。一般情況下,視場越大,焦距越短。舉個例子:
鏡頭焦距50 mm,視場為 23°左右。
鏡頭焦距75 mm,視場為 14°左右。
視場角的計算:
水平視場角a=2arctg(靶面寬/(2焦距))
垂直視場角b=2arctg(靶面高/(2焦距))
工作距離是指相機鏡頭到被攝物體的直線距離,最佳的工作距離在視場的中心。
測量范圍是指近場邊緣到遠場邊緣的距離。
2.4 幀率
幀率表示面陣相機每秒采集的圖像數,線陣為行頻。幀率越高, 采集速度越快。
相機的幀率是下面 4 個因素決定的:
- 幀讀出時間: 即 Frame Readout。圖像高度越小,讀出所需的時間越小,則幀率越高。
- 曝光時間: 在一定曝光時間范圍內, 曝光時間越小,幀率越高。
- 帶寬: 帶寬越大能支持傳輸的幀率越高。
- 圖像格式: 不同像素格式所占的字節數有所差別。 同樣環境下,像素格式所占的字節數越多,相機幀率越低。
2.5 觸發信號
相機分為內觸發和外觸發兩種模式,內觸發就是以用戶所設定的頻率進行掃描,但不超過最大掃描頻率;外觸發是:以外部信號源所給的的信號頻率進行掃描,其中注意事項如下:
- 編碼器:需使用編碼器來提供信號。
- IO 觸發:需給XXV 的上升沿或者下降沿(數字電平從低電平(數字“0”)變 為高電平(數字“1”)的那一瞬間(時刻)叫作上升沿。)
2.6 線間隔與掃描頻率
線間隔一般為激光三角相機參數,是指傳感器接收到的觸發信號間隔。掃描頻率是指單位時間內傳感器獲取的最大輪廓線的數量。一般掃描范圍越大,曝光值越大,掃描頻率越低。