在機(jī)器視覺系統(tǒng)中，相機(jī)是核心組件之一，其選型直接影響系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。以下是選型時(shí)需要考慮的關(guān)鍵參數(shù)和步驟：
1. 相機(jī)類型
CCD vs CMOS：
CCD（電荷耦合器件）：成像質(zhì)量高，噪聲低，但功耗高，成本較高。
CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）：功耗低，成本低，速度快，但早期成像質(zhì)量稍遜于CCD。近年來，CMOS技術(shù)已取得顯著進(jìn)步，成像質(zhì)量大幅提升。
2. 分辨率
定義：相機(jī)每次采集圖像的像素點(diǎn)數(shù)，通常表示為水平像素?cái)?shù) × 垂直像素?cái)?shù)。
選型步驟：
確定待測物體的尺寸和檢測精度，計(jì)算所需的分辨率。
例如，如果視野范圍為100mm，理論精度為0.1mm，則所需像素?cái)?shù)為1000個(gè)。為了達(dá)到更好的測量效果，通常選擇2-4個(gè)像素來表示一個(gè)精度單位，因此相機(jī)的分辨率應(yīng)為2000 × 2000 = 400萬像素。
3. 像素尺寸
定義：傳感器上每個(gè)像元的實(shí)際物理尺寸，通常在3μm到14μm之間。
影響：像素尺寸越小，制造難度越大，圖像質(zhì)量也越難提高。
4. 幀率
定義：每秒能拍攝的圖像張數(shù)。
選型步驟：
根據(jù)檢測任務(wù)的性質(zhì)選擇合適的幀率。靜態(tài)檢測可以選擇較低幀率的相機(jī)，動(dòng)態(tài)檢測則需要高幀率相機(jī)。
例如，如果被測物體的運(yùn)動(dòng)速度為1m/s，相機(jī)的視野范圍為100mm，曝光時(shí)間為1ms，則相機(jī)的幀率應(yīng)至少為1000fps。
5. 鏡頭接口
定義：相機(jī)和鏡頭之間的連接方式，常見的有C口和CS口。
選型步驟：
確保鏡頭接口與相機(jī)接口匹配，或可以通過轉(zhuǎn)換口匹配。
6. 鏡頭焦距
定義：鏡頭光學(xué)后主點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離。
選型步驟：
根據(jù)視野范圍和工作距離計(jì)算所需的焦距。
例如，如果視野高度為70mm，傳感器成像面高度為7.7mm，工作距離為1000mm，則鏡頭焦距為：
1000
7.7
110
f = \frac{WD \times Hi}{Ho} = \frac{1000 \times 7.7}{70} \approx 110 \text{mm}
1000
7.7
110
選擇標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距，如8mm、12.5mm、16mm、25mm和50mm。
7. 鏡頭光圈
定義：控制進(jìn)入鏡頭的光量。
選型步驟：
高速運(yùn)動(dòng)物體或曝光時(shí)間很短的應(yīng)用中，應(yīng)選擇大光圈鏡頭以提高圖像亮度。
8. 鏡頭分辨率
定義：鏡頭能夠分辨的最小細(xì)節(jié)。
選型步驟：
高像素的相機(jī)需要高分辨率的鏡頭，以獲得高質(zhì)量的圖像。
9. 其他考慮因素
工作距離：被測物體到鏡頭的距離。
畸變：鏡頭引起的圖像失真。
景深：在一定范圍內(nèi)，物體都能清晰成像的距離。
環(huán)境條件：溫度、濕度、干擾情況等。
選型時(shí)應(yīng)綜合考慮以上各項(xiàng)參數(shù)，根據(jù)具體應(yīng)用需求進(jìn)行選擇。合理的相機(jī)和鏡頭選型可以顯著提高機(jī)器視覺系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。
