机器视觉缺陷检测-边学边做-相机选取

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机器视觉缺陷检测-边学边做-相机选取

相机示意图及基本结构

简图↑

全图↑

光圈与景深↑

相机基本参数确定

视野与像素确定

被检测石英镜片的最大直径为38.6mm。也就是最大弥散圆直径。

样品↑

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较小划痕样本↑

划痕测量↑
如上图，以直径为28.3的镜片来计算像素大小。相较于缺口，划痕的宽度更小，更不容易识别。相机的像素确定将基于划痕。由图可以看出，一个方格的大小基本跟划痕宽度大小相匹配。一个方框即可以作为一个像素点。像素大小为$$R_{small}=94\ast 94=8836Pixels$$
实际应用过程中，镜片直径会超出以上两个样本。所以，设计时应留有余量，以50MM50MM的视野进行计算。在此视野下如果想达到以上所计算的清晰度，像素应为：$$\frac{50\ast 50}{R_{basic}}=\frac{28.03\ast 28.03}{94\ast 94}{R}_{basic}=28115Pixel$$
为了获得更清晰的图像，便于后期进行图像处理，用四个像素点来描述一个划痕宽度，得到更为合适的分辨率：$$R=R_{basic}\ast 16=449851\approx 45万像素$$
至此，像素参数确定，应选择至少45万像素相机。相机视野应能调整到50MM50MM。

像素深度

像素深度常见的有8bit，10bit，12bit 现阶段无太大要求。以通用性强为主，主选8bit。

相机种类

CCD相机在今天还是占据工业视觉的很大一部分市场。CMOS相机虽然性能较差一点，但是目前项目来说也是可以接受的。主要后期性价比。

最大帧率/行频

现阶段无要求。机械手速度要远比相机速度要慢。主要看价格。

像元尺寸

只要不是太夸张，现有尺寸安装还是很容易。无要求。

最终选取

先期探路阶段为了少折腾，最终选取了大恒水星MER-132-30GM CCD相机。参数如下：

水星 (MERCURY) 系列工业相机是由大恒图像最新研发的紧凑型工业相机，外形尺寸仅为 29mm×29mm×29mm，对于工业相机尺寸要求苛刻的用户将会是一个不错的选择。MER-132-30GM/C采用1/3” CCD感光芯片，通过GigE数据接口进行图像数据的传输，并集成I/O (GPIO) 接口，提供线缆锁紧装置，能稳定工作在各种恶劣环境下，是高可靠性、高性价比的工业相机产品。MER-132-30GM/C具有高分辨率、高清晰度、高精度、低噪声等特点，适用于工业检测、医疗、科研、教育以及安防等领域。

性能特点
　♦ 　支持自定义AOI，降低分辨率可提高帧率
　♦ 　增益、曝光时间及白平衡可编程设置
　♦ 　三种工作方式： 连续采集 / 软触发采集 / 外触发采集
　♦ 　支持曝光完成事件通知功能
　♦ 　可输出闪光灯同步信号实现曝光与补光的精确同步
　♦ 　支持调节包长、包间隔，优化多机同时采集传输
　♦ 　支持查找表、参数组功能
　♦ 　提供颜色校正功能，提高采集图像的色彩还原度
　♦ 　坚固的全金属外壳和线缆锁紧装置
　♦ 　支持单电缆传输长达100米
　♦ 　支持GenICam™和GigE Vision®，可直接连接HALCON、LabVIEW等第三方软件
　♦ 　驱动已针对32bit / 64bit Windows 优化
　♦ 　免费的SDK 和丰富的二次开发实例源码

型号	MER-132-30GM
分辨率	1292 × 964
帧率	30fps @ 1292 × 964
传感器类型	1/3" CCD
像素尺寸	3.75μm × 3.75μm
光谱	黑白
图像数据格式	Mono8/Mono12
信噪比	36dB
数据接口	快速以太网 (100Mbit/s) 或千兆以太网 (1000Mbit/s)
功耗	额定<3W (@ 12V DC)
镜头接口	C
机械尺寸	29×29×29 mm (不含C接口)
工作温度	0° C ~ +45° C
工作湿度	10% ~ 80%
重量	42g
认证	RoHS，CE，GigE Vision，GenICam