如何挑選合适的(de)視覺檢測工業相機

工業4.0時(shí)代的(de)到來(lái)，機器視覺檢測技術越來(lái)越被廣泛應用(yòng)，針對(duì)各式應用(yòng)也(yě)延伸出不同的(de)需求，而相機選型向來(lái)執行計劃前相當重要的(de)前導之一。工業相機僅是機器視覺檢測系統的(de)代表之一。在整個(gè)機器視覺檢測技術中，光(guāng)源、鏡頭、相機，相互制約，但其中的(de)較關鍵是工業相機。伴随相機支持技術的(de)快(kuài)速發展，特别是CCD與CMOS，他(tā)們對(duì)于高(gāo)分(fēn)辨率工業相機技術的(de)發展産生的(de)現實意義非同尋常。

根據以下(xià)幾項基本條件将幫助您更有效率的(de)篩選出您所需要的(de)相機:

1、彩色V.S黑(hēi)白

一般來(lái)說，黑(hēi)白相機的(de)精度會比彩色相機來(lái)得(de)高(gāo)，噪聲較低，假如您的(de)受測物(wù)不須檢驗顔色差别，黑(hēi)白相機會是較佳的(de)選擇，特别物(wù)體表面檢測，由黑(hēi)白相機拍(pāi)攝的(de)圖像準确度以及細節呈現上通(tōng)常會比彩色相機來(lái)的(de)高(gāo)許多(duō)。

小知識:無論是透過CCD還(hái)是CMOS圖像傳感器，形成圖像皆爲黑(hēi)白。爲了(le)呈現彩色圖像，傳統的(de)方式透過三稜鏡使用(yòng)三片感光(guāng)元件将三張圖像合成彩色的(de)圖像。但因此方法造價高(gāo)昂，現大(dà)部分(fēn)方式爲在原始CMOS及CCD傳感器前置入一塊濾光(guāng)片(拜爾濾光(guāng)片)，濾光(guāng)片上的(de)濾光(guāng)點與傳感器上的(de)像素一一對(duì)應。在相同分(fēn)辨率下(xià)，黑(hēi)白相機的(de)準确度及精度會高(gāo)許多(duō)，對(duì)于需要邊緣檢測及細節瑕疵檢測的(de)應用(yòng)會是較佳的(de)選擇。

2、傳感器 (CCD V.S. CMOS)

圖像傳感器主要分(fēn)爲CCD和(hé)CMOS兩種。CCD和(hé)CMOS圖像傳感器感光(guāng)原理(lǐ)類似，它們的(de)主要差異在數位訊号傳送方式的(de)不同。因爲結構和(hé)工作原理(lǐ)的(de)差異，使CCD和(hé)CMOS圖像傳感器具有不同的(de)特性。CCD圖像傳感器在靈敏度、分(fēn)辨率，以及噪聲控制等方面均優于CMOS圖像傳感器，CMOS圖像傳感器則具有低成本、低耗電以及高(gāo)整合度的(de)特性。近兩年CMOS圖像傳感器的(de)技術也(yě)漸漸改善分(fēn)辨率及噪聲控制較弱的(de)缺點，可(kě)作爲選型之初的(de)優先選擇。

3、全局快(kuài)門V.S 卷簾快(kuài)門

全局快(kuài)門通(tōng)過芯片上每行像素全部在同一時(shí)間進行曝光(guāng)，傳感器的(de)所有像素點同時(shí)收集光(guāng)線，同時(shí)曝光(guāng)。當預設的(de)曝光(guāng)時(shí)間到了(le)，傳感器停止收集光(guāng)線，并将曝光(guāng)圖像轉成電子圖像。而卷簾快(kuài)門的(de)方式則爲當芯片開始曝光(guāng)的(de)時(shí)候，感光(guāng)元件逐行按照(zhào)順序感測，從上到下(xià)每一行都曝光(guāng)完成爲止，再進行影(yǐng)像輸出，每一行的(de)曝光(guāng)時(shí)間不同。由于卷簾快(kuài)門曝光(guāng)時(shí)間較全局快(kuài)門長(cháng)，在拍(pāi)攝移動物(wù)體時(shí)，可(kě)能會因速度過快(kuài)而拉長(cháng)影(yǐng)像造成模糊拖影(yǐng)，全局快(kuài)門曝光(guāng)時(shí)間更短，能解決圖像拖影(yǐng)現象。然而相較于卷簾快(kuài)門，傳統全局快(kuài)門噪點較高(gāo)，随著(zhe)技術升級，全局快(kuài)門生成的(de)影(yǐng)像水(shuǐ)平已追上卷簾快(kuài)門。

4、相機接口 

當前工業相機最主要可(kě)分(fēn)爲USB相機、GigE相機以及Camera Link等三種。Camera Link相機規格較高(gāo)，但價格也(yě)相對(duì)高(gāo)出許多(duō)。大(dà)多(duō)檢測目前仍以USB及GigE爲主要推薦，在此就先以USB及GigE接口做(zuò)簡易比較，GigE相機能提供長(cháng)距離的(de)傳輸距離；而USB相機則可(kě)随插即用(yòng)、性價比高(gāo)，傳輸快(kuài)速。如何挑選适合的(de)相機，端看使用(yòng)者的(de)需求。

小知識：以正常規格來(lái)看，有效傳輸距離USB相機達3公尺，GigE相機則可(kě)達100公尺。

5、分(fēn)辨率

分(fēn)辨率的(de)需求因應用(yòng)方案與受測物(wù)的(de)工作距離、尺寸、視野範圍、精度等等相關。選擇相機分(fēn)辨率該達多(duō)少數值時(shí)，會先了(le)解受測物(wù)的(de)視野範圍及工作距離，而有些時(shí)候，使用(yòng)者也(yě)會先行要求必須達多(duō)少精度，依據這(zhè)些條件來(lái)計算(suàn)所需的(de)分(fēn)辨率須達多(duō)少。舉例來(lái)說，假設拍(pāi)攝視野範圍爲8*6mm，工作距離設定爲100mm，精度要求爲0.005mm，則分(fēn)辨率至少得(de)落在:(8/0.005)*(6/0.005)=1,920,000，則至少要選擇1.9 MP以上的(de)相機，鏡頭選擇60mm較爲适合(以下(xià)圖圖示及公式做(zuò)爲參考)。然而因價格因素及幀速要求，因爲通(tōng)常分(fēn)辨率越高(gāo)幀速率相對(duì)越低，故使用(yòng)者須自行斟酌取舍，但如果受測物(wù)爲精密器材，則又令當别論，端看應用(yòng)需求。

6、幀速率 (速度)

幀速率爲每秒能捕捉或采集的(de)幀(張)數，爲另一選型重點，工業相機因爲要捕捉動态的(de)受測物(wù)(無論是在生産線上或移動中物(wù)體)，所以幀速率會比消費型相機或網絡相機(webcam)要來(lái)的(de)高(gāo)些。以幀速率挑選相機時(shí)，需要挑選比受測物(wù)移動速度稍高(gāo)一點的(de)幀速率，但也(yě)無須超過太多(duō)。一般來(lái)說，分(fēn)辨率越高(gāo)，則幀速率越低。