机器视觉-视觉硬件

一、相机相机按照类型可分为全局快门全局相机卷帘快门卷帘相机。全局快门传感器上所有像素点在同一时刻开始曝光、在同一时刻结束曝光。卷帘快门传感器逐行曝光逐行读出。不同行的曝光起始时刻不同。按照图像输出格式可分为黑白相机输出单通道图像、彩色相机输出三通道图像比如BGR、RGB等。二、镜头镜头关键参数详解参数名参数详解焦距f决定镜头视野和放大倍率焦距越短、视野越大、成像越小光圈F值F值越小光圈越大进光量越多景深越小反之亦然景深DOF指在焦点前后清晰成像的范围。光圈、焦距和工作距离都会影响景深分辨率指镜头分辨细节的能力单位是线对/毫米Ip/mm镜头分辨力要高于相机远心镜头除外畸变指成像的几何变形。普通镜头的畸变在2%-3%而工业镜头要求低于1%。镜头主流是这两种FA镜头、远心镜头FA镜头就是普通工业镜头通过多个透镜折射光线的方式。优势成本低品类比较多缺点存在视差面对不同高度的物体呈现近大远小和畸变拍摄的图像存在切向畸变和径向畸变在尺寸测量和手眼标定前需要单独对畸变做矫正应用场景外观检测条码读取、安防监控及机器人引导等常用焦距8mm/12mm/16mm/25mm/35mm/50mm等。FA镜头中两种常用的镜头一个是定焦镜头固定焦距依赖物理移动调整对焦结构和成像质量优秀。优势成像质量好畸变小性价比较高机器视觉首选。缺点无法改变相机视野只能调整相机到物体的距离来改变相机视野大小且存在视差和畸变应用场景字符检测、特征识别等大多数通用场合。另一个变焦镜头通过内部镜片组的移动连续改变焦距实现视野切换。优势可连续改变焦距视场角可调对应用场景的灵活性较高。缺点成像质量普遍差于同级别的定焦镜头稳定性稍差同时价格也偏高应用场景需频繁切换视野的场景如物流分拣、动态目标跟踪。远心镜头通过独特的光路设计确保主光线平行于主轴实现无视差、无透视误差正像效果。优势放大倍率恒定畸变极低测量精度较高缺点价格稍高景深相对较小对工作距离有极高限制。应用场景精密零件的尺寸测量半导体晶圆定位等一些对精度要求极高的场景。还有一些特殊镜头像是微距镜头、显微镜头(放大倍率极高分辨率远超普通镜头)、线扫镜头(与线扫相机搭配)、红外/紫外镜头为红外、紫外波段优化的镜头三、光源光源可分为多种环形光、AOI光源、条形光、面光/平板光源、点光源同轴光碗光源等还有一些非标以及组合光源。环形光LED灯珠排成圆环中心留孔供相机通过从顶部多角度照射。优势性价比高安装调试简单能提供360°相对均匀的照明有效减少阴影。缺点不适合高反光镜面透明或者深弧度曲面的物体且对微小划痕的成像效果有限。应用场景通用检测如PCB元器件的识别塑胶件外观的检测瓶盖表面缺陷检测。点光源长条状LED阵列光线有很强的方向性可单条或多条灵活组合。优势灵活性高尤其擅长从侧面打光突出物体高度差异、边缘和纹理。缺点单侧照明容易产生明显的方向性阴影导致画面亮暗不均应用场景大尺寸、长条形工件检测金属板边缘缺陷宽画幅扫描、特定纹理突出等面光/平板光源大尺寸发光面板通常为均匀的漫射光。优势照射面积大且光线非常均匀无眩光能获得极佳的平整效果。缺点只能获得二维轮廓信息无法看清表面细节和纹理。应用场景需要精密测量尺寸、外形的场合如精密零件尺寸测量、药丸计数。同轴光源通过分光镜使光线与相机镜头同轴实现垂直照明。优势抑制镜面高反光效果出色能清晰呈现高反光平面上的划痕和压痕。缺点光线损失较大需要更高功率价格相对较高。应用场景镜面、抛光金属、玻璃面板等高反光材质表面缺陷检测。穹顶光源碗状结构LED在底部四周发光经球形内壁漫反射形成均匀光照。优势完全消除高光热点实现“无影灯”效果光照极其均匀。缺点光损失大需要高亮度LED体积相对较大。应用场景曲面、球形、高反光物体及颗粒状物体的表面检测如抛光金属件、塑料外壳塑封体。AOI光源多色、多角度分时控制的多通道光源如红、绿、蓝光不同角度。优势可在一张图中融合多维信息一次成像提取平面、斜面和三维轮廓信息实现复杂缺陷的检测。缺点系统成本高控制复杂。应用场景专用于自动光学检测(AOI)设备如SMT产线上PCBA板的焊点、元件极性检查。另外真实成像时还要结合颜色和滤光片来进一步增强成像效果。1、颜色选择适合颜色波长的光源可以增强缺陷与背景的对比度照射与物体相同的颜色会增强物体的亮度照射与物体的互补色会使物体变暗通过明暗对比让特征更突出。2、滤光片在镜头前加装与光源颜色匹配的带通滤光片可以滤除绝大部分的环境杂光在光线复杂的环境中获得稳定的图像。