简述
工业相机相比于传统的民用相机而言,具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等优点。目前市面上工业相机大多是基于CCD或CMOS芯片的相机。
相机种类
CCD相机和CMOS相机是基于相机的芯片类型不同所做的区分。
CCD相机,Charge Coupled Device,电荷耦合装置,其芯片基于光电效应直接以电荷量输出,光照强的像素点则所积累的电荷数越多,因此其芯片是输出的模拟信号。
CMOS相机,Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化半导体,其对每个像素点光电效应所产生的电荷都有一个放大器,因此芯片可以直接输出为数字信号。
从下图可以看出,CMOS和CCD最大的区别在于,CMOS的电荷到电压转换过程是在每个像素上完成的。
两者更为详细的结构区别大家可以自行百度,因为其芯片结构特性导致两者性能有略微的差异。CCD相机发展历史长远,成像效果更好,但随着CMOS技术的高速发展,两者在使用上已经不具备明显差异。而且CMOS直接输出数字信号的特点决定了CMOS相机才是未来的主流方向。
相机按照输出的颜色又可分为单色(黑白)相机和彩色相机。
按照相机输出信号方式的不同可分为模拟相机和数字相机。
CCD相机并不一定是模拟相机,CCD芯片直接输出的为模拟信号,但可能内置有AD转换装置,使其输出为数字信号。判断是否为数字相机仅依据其相机输出信号的类型。
相机接口
从下图中我们可以看出,相机上一共有三个接口,包括位于前方的光学接口(连接镜头)和后方的电源接口以及信号接口。
光学接口是指相机与镜头之间的接口,常用的镜头的镜头有C口,CS口,F口,V口,前两种都是螺纹口,后两种为卡口。
相机的输出信号接口分为模拟信号接口和数字信号接口。模拟相机输出模拟信号,接口有PAL、NTSC等等,模拟相机需要接图像采集卡才可用于机器视觉。随着技术的发展,数字相机已经成为主流。
数字相机输出数字信号,接口有USB 2.0/3.0、CamerLink、Gige、1394a/1394b、CoaXPress等等。同等像素条件下,各种接口的总线其相机帧率是不一样的,一般来说
Camera Link>USB3>GIGE>1394B>USB2,1394A
现在最快的是Camera Link总线。
USB接口:
支持热拔热插、使用便捷、标准统一、可连接多个设备、相机可通过USB线缆供电。但没有标准的协议、主从结构,CPU占用率高、带宽没有保证。usb3.0的接口一般都是可以自供电。但是也可以再接一个电源,假如usb接口供电不稳定的话,那么就可以选择外接电源来进行供电。
Gige千兆以太网接口:
是一种基于千兆以太网通信协议开发的相机接口标准;适用于工业成像应用,通过网络传输无压缩视频信号;拓展性好,传输数据长度最长可伸展至100m(转播设备上可无限延长);带宽达1Gbit,因此大量的数据可即时得到传输;可使用标准的NIC卡(或PC上已默认安装);经济性好,可使用廉价电缆(可使用通用的Ethernet电缆(CAT-6)和标准的连接器;可以很容易集成,且集成费用低;可管理维护性及广泛应用性。
Camerlink接口:
是一种串行通讯协议。采用LVDS接口标准,具有速度快、抗干扰能力强、功耗低。从Channel link技术上发展而来的,在Channel link技术基础上增加了一些传输控制信号,并定义了一些相关传输标准。协议采用MDR-26针连接器。高速率,带宽可达6400Mbps、抗干扰能力强、功耗低。
Gige接口简单方便的进行多相机设置,支持100米线材输出。Camera Link接口是专门针对高速图像数据需求的标准接口。USB 3.0接口具有简单易用,实时性好的特点。目前在机器视觉中,应用最广泛的接口是Gige(以太网)接口,以太网接口在传输速度、距离、成本等方面较其他接口具有很大的优势。
相机厂商
部分常见的相机厂商,有海康威视,大华,美国康耐视Cognex,德国巴斯勒Balser等等。
参考
- 机器视觉-工业相机篇
- 工业相机选型/工业相机与镜头选型技巧(实操应用)
- 机器视觉硬件之工业相机(一)
- CCD、COMS,数字摄像头、模拟摄像头、TVL、PAL、AV、CVBS等的联系和区别
- 机器视觉工业缺陷检测的那些事(二、相机)
- 工业相机选型必须知道的11个问题
THE END
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今天就到这儿啦。