工业相机类型简介

工业相机类型简介

一、工业相机类型简介

CCD 是60年代末期由贝尔试验室发明。开始作为一种新型的PC存储电路，很快CCD具有许多其他潜在的应用，包括信号和图像（硅的光敏性）处理。

CCD 是在薄的硅晶片上处理一系列不同的功能，在每一个硅晶片上分布几个相同的IC等可产生功能的元件，被选择的IC从硅晶片上切下包装在载体里用在系统上。总结下来，CCD 主要有以下几种类型:

1、面阵CCD工业相机:

允许拍摄者在任何快门速度下一次曝光拍摄移动物体。

2、线阵CCD工业相机:

用一排像素扫描过图片，做三次曝光——分别对应于红、绿、蓝三色滤镜，正如名称所表示的，线性传感器是捕捉一维图像。初期应用于广告界拍摄静态图像，线性阵列，处理高分辨率的图像时，受局限于非移动的连续光照的物体。

3、三线传感器CCD工业相机:

在三线传感器中，三排并行的像素分别覆盖RGB滤镜，当捕捉彩色图片时，完整的彩色图片由多排的像素来组合成。三线CCD传感器多用于高端数码相机，以产生高的分辨率和光谱色阶。

4、交织传输CCD工业相机:

这种传感器利用单独的阵列摄取图像和电量转化，允许在拍摄下一图像时在读取当前图像。交织传输CCD通常用于低端数码相机、摄像机和拍摄动画的广播拍摄机。

5、全幅面CCD工业相机:

此种CCD 具有更多电量处理能力，更好动态范围，低噪音和传输光学分辨率，全幅面CCD 允许即时拍摄全彩图片。全幅面CCD由并行浮点寄存器、串行浮点寄存器和信号输出放大器组成。全幅面CCD 曝光是由机械快门或闸门控制去保存图像，并行寄存器用于测光和读取测光值。图像投摄到作投影幕的并行阵列上。此元件接收图像信息并把它分成离散的由数目决定量化的元素。这些信息流就会由并行寄存器流向串行寄存器。此过程反复执行，直到所有的信息传输完毕。接着，系统进行精确的图像重组。

二、工业相机参数简介

工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其最本质的功能就是将光信号转变成为有序的电信号。选择合适的相机也是机器视觉系统设计中的重要环节，相机的不仅是直接决定所采集到的图像分辨率、图像质量等，同时也与整个系统的运行模式直接相关。

主要参数

1. 分辨率（Resolution）:相机每次采集图像的像素点数（Pixels），对于数字工业相机机一般是直接与光电传感器的像元数对应的，对于模拟相机则是取决于视频制式，PAL制为768*576，NTSC制为640*480。

2. 像素深度（Pixel Depth）:即每像素数据的位数，一般常用的是8Bit，对于数字工业相机机一般还会有10Bit、12Bit等。

3. 最大帧率（Frame Rate）/行频（Line Rate）:相机机采集传输图像的速率，对于面阵相机一般为每秒采集的帧数（Frames/Sec.），对于线阵相机机为每秒采集的行数（Hz）。

4. 曝光方式（Exposure）和快门速度（Shutter）:对于线阵相机都是逐行曝光的方式，可以选择固定行频和外触发同步的采集方式，曝光时间可以与行周期一致，也可以设定一个固定的时间；面阵工业相机有帧曝光、场曝光和滚动行曝光等几种常见方式，数字工业相机机一般都提供外触发采图的功能。快门速度一般可到10微秒，高速工业相机还可以更快。

5. 像元尺寸（Pixel Size）:像元大小和像元数（分辨率）共同决定了相机机靶面的大小。目前数字工业相机像元尺寸一般为3μm-10μm，一般像元尺寸越小，制造难度越大，图像质量也越不容易提高。

6. 光谱响应特性(Spectral Range):是指该像元传感器对不同光波的敏感

特性，一般响应范围是350nm－1000nm,一些相机机在靶面前加了一个滤镜，滤除红外光线，如果系统需要对红外感光时可去掉该滤镜。

1、工业相机的快门时间非常短，可以抓拍快速运动的物体。

例如，把名片贴在电风扇扇叶上，以最大速度旋转，然后用工业相机抓拍一张图像，仍能够清晰辨别名片上的字体。用一般的相机来拍摄，是不可能达到这样效果的。这里边的技术问题相当棘手，不在此赘述了。

2、工业相机的图像传感器是逐行扫描的，而一般摄像机的图像传感器是隔行扫描的，甚至是隔三行扫描的。逐行扫描的图像传感器生产比较困难，成品率低，

出货量也少，世界上只有少数几个公司能够提供这类产品，例如Dalsa、Sony，而且价格昂贵。百万级逐行扫描ccd的价格，从人民币4000元到3万元不等，其中的技术参数繁多，也不在此赘述了。只有采用逐行扫描的图像传感器，才有可能清晰抓拍快速运功物体。

3、工业相机的拍摄速度远远高于一般相机。

工业相机每秒可以拍摄十幅到几百幅图片，而一般相机只能拍摄2-3幅图像，相差太多了。

4、工业相机输出的是裸数据（raw data），其光谱范围也往往比较宽，比较适合进行高质量的图像处理算法，例如机器视觉（Machine Vision）应用。而一般的相机（DSC）拍摄的图片，其光谱范围只适合人眼视觉，并且经过了mjpeg 压缩，图像质量较差。