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线阵相机与面阵相机的区别

QQ475400555 来源:机器视觉沙龙 2023-12-14 16:55 次阅读

工业相机是机器视觉系统必不可少的核心组件,根据不同的类别有不同的分类标准。按传感器的结构特性分类,可分为面阵相机与线阵相机两种。其中,面阵相机是以面为单位来进行图像采集,可以一次性获取完整的目标图像,并能及时进行图像采集的相机。在目标物体的形状、尺寸,位置等方面的应用上发挥着至关重要的成像作用。

随着威廉希尔官方网站 的发展和需要,面阵相机按照其图像传感器的结构或排列方式的不同,分为帧转移、隔列转移、线转移以及全帧转移四种类型,每种类型都有着各自的特点。

类型区分

面阵相机:实现的是像素矩阵拍摄。相机拍摄图像中,表现图像的细节由分辨率决定,而分辨率是由镜头焦距决定的。同一种相机选用不同焦距的镜头,分辨率就不同。像素的多少不决定图像的分辨率,那么大像素相机有何好处?其实是可以减少拍摄次数,提高测试速度。

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线阵相机:顾名思义是呈“线”状的。虽然也是二维图像,但有几K的长度,而宽度却只有几个象素的而已。一般上只在两种情况下使用这种相机

(1)、被测视野为细长的带状,多用于滚筒上检测的问题。

(2)、需要极大的视野或极高的精度。

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在第二种情况下需要用激发装置多次激发相机,进行多次拍照,再将拍下的多幅“条”形图象,合并成一张巨大的图。因此,用线阵型相机,必须用可以支持线阵型相机的采集卡。一般相机的图象是 400K~1M,而合并后的图象有几个M这么大,在这种情况下,其检测速度自然比较慢,所以线阵相机只用在极特殊的情况下。

应用对比

面阵相机:应用面较广,如面积、形状、尺寸、位置,甚至温度等的测量。

线阵相机:主要应用于工业、医疗、科研与安全领域的图象处理。被检测的物体通常匀速运动 , 利用一台或多台相机对其逐行连续扫描 ,对其整个表面均匀检测。可以对其图象一行一行进行处理 , 也可以对由多行组成的面阵图象进行处理

优缺点对比

面阵相机:

优点:可以获取二维图像信息,测量图像直观。

缺点:像元总数多,而每行的像元数一般较线阵少,帧幅率受到限制,因此其应用面较广,如面积、形状、尺寸、位置,甚至温度等的测量。由于生产威廉希尔官方网站 的制约,单个面阵的面积很难达到一般工业测量现场的需求。

线阵相机:

优点:一维像元数可以做得很多,而总像元素较面阵相机少,而且像元尺寸比较灵活,帧幅数高,特别适用于一维动态目标的测量。

缺点:要用线阵获取二维图像,必须配以扫描运动,而且为了能确定图像每一像素点在被测件上的对应位置,还必须配以光栅等器件以记录线阵每一扫描行的坐标。线阵获取图像获取时间长,测量效率低;另外受扫描运动及相应的位置影响,系统复杂性和成本也有所提升增加;图像精度还可能受扫描运动精度的影响而影响测量精度。

线阵相机和镜头的选型

计算分辩率:幅宽除以最小检测精度得出每行需要的像素

选定相机:幅宽除以像素数得出实际检测精度

每秒运动速度长度除以精度得出每秒扫描行数

根据以上数值选定相机

如幅宽为1600毫米、精度1毫米、运动速度22000mm/s

相机:1600/1=1600像素

最少2000像素,选定为2k相机

1600/2048=0.8实际精度

22000mm/0.8mm=27.5KHz

应选定相机为2048像素28kHz相机

线阵镜头的选型

为什么在选相机时要考虑镜头的选型呢?常见的线阵相机分辨率目前有1K,2K,4K,6K,7K,8K,12K几种,象素大小有5um,7um,10um,14um几种,很显然,C接口远远不能满足要求,因为C接口最大只能接22 mm的芯片,也就是1.3inch。而很多相机的接口为F,M42X1,M72X0.75等,不同的镜头接口对应不同的后背焦,也就决定了镜头的工作距离不一样。

(1)、光学放大倍率

确定了相机分辨率和像素大小,就可以计算出芯片尺寸(Sensor size);芯片尺寸除以视野范围(FOV)就等于光学放大倍率。β=CCD/FOV

(2)、接口

主要有C、M42x1 、F、T2、Leica、M72x0.75等几种,确定了之后,就可知道对应接口的长度。

(3)、后背焦

后背焦指相机接口平面到芯片的距离,是一个非常重要的参数,由相机厂家根据自己的光路设计确定。不同厂家的相机,哪怕是接口一样,也可能有不同的后背焦。

面阵相机和镜头选型

已知:被检测物体大小为A*B,要求能够分辨小于C,工作距为D

(1)计算短边对应的像素数 E = B/C,相机长边和短边的像素数都要大于E;

(2)像元尺寸 = 物体短边尺寸B / 所选相机的短边像素数;

(3)放大倍率 = 所选相机芯片短边尺寸 / 相机短边的视野范围;

(4)可分辨的物体精度 = 像元尺寸 / 放大倍率 (判断是否小于C);

(5)物镜的焦距 = 工作距离 / (1+1 / 放大倍率) 单位:mm;

(6)像面的分辨率要大于 1 / (2*0.1*放大倍率) 单位:lpmm ;

以上只针对镜头的主要参数进行计算选择,其他如畸变、景深环境等,可根据实际要求进行选择。

针对速度和曝光时间的影响,物体是否有拖影

已知:确定每次检测的范围为80mm*60mm,200万像素 CCD 相机(1600*1200),相机或物体的运动速度为12m/min = 200mm/s 。

曝光时间计算:(1) 曝光时间 < 长边视野范围 / (长边像素值 * 产品运动速度)

(2) 曝光时间 < 80 mm / (1600∗250 mm/s);(3) 曝光时间 < 0.00025s ;

总结:故曝光时间要小于 0.00025s ,图像才不会产生拖影。

审核编辑:汤梓红

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原文标题:线阵相机与面阵相机的区别与选型

文章出处:【微信号:机器视觉沙龙,微信公众号:机器视觉沙龙】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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