隨著全球工業4.0概念的興起和智能制造的發展,機器視覺技術正快速應用于工業領域,工業視覺應用逐步有引領智能制造的勢頭。眾所周知,視覺應用核心的硬件就是工業相機,而一般工業相機按照像元排列方式分為線陣相機和面陣相機。工業相機按照傳感器的結構特性可分為面陣相機和線陣相機,面陣相機、線陣相機都有各自的優點和缺點,在用途不同的情況下選擇合適的傳感器的結構工業相機,至關重要。
1、類型區分
面陣相機:實現的是像素矩陣拍攝。相機拍攝圖像中,表現圖像細節不是由像素多少決定的,是由分辨率決定的。分辨率是由選擇的鏡頭焦距決定的,同一種相機,選用不同焦距的鏡頭,分辨率就不同。像素的多少不決定圖像的分辨率(清晰度),那么大像素相機有何好處呢?答案只有一個:減少拍攝次數,提高測試速度。
線陣相機:顧名思義是呈“線”狀的。雖然也是二維圖像,但極長。幾K的長度,而寬度卻只有幾個象素的而已。一般上只在兩種情況下使用這種工業相機:一、被測視野為細長的帶狀,多用于滾筒上檢測的問題。二、需要極大的視野或極高的精度。
在第二種情況下(需要極大的視野或極高的精度),就需要用激發裝置多次激發相機,進行多次拍照,再將所拍下的多幅“條”形圖象,合并成一張巨大的圖。因此,用線陣型相機,必須用可以支持線陣型相機的采集卡。
線陣相機價格貴,而且在大的視野或高的精度檢測情況下,其檢測速度也慢,一般相機的圖象是400K~1M,而合并后的圖象有幾個M這么大,速度自然就慢了。
2、應用對比:
面陣相機:應用面較廣,如面積、形狀、尺寸、位置,甚至溫度等的測量。
線陣相機:主要應用于工業、醫療、科研與安全領域的圖象處理。典型應用領域是檢測連續的材料,例如金屬、塑料、紙和纖維等。被檢測的物體通常勻速運動,利用一臺或多臺相機對其逐行連續掃描,以達到對其整個表面均勻檢測。可以對其圖象一行一行進行處理,或者對由多行組成的面陣圖象進行處理。另外線陣相機非常適合測量場合,這要歸功于傳感器的高分辨率,它可以準確測量到微米。
3、優點對比:
面陣相機:可以獲取二維圖像信息,測量圖像直觀。
線陣相機:一維像元數可以做得很多,而總像元素較面陣相機少,而且像元尺寸比較靈活,幀幅數高,特別適用于一維動態目標的測量。而且線陣分辨率高,價格低廉,可滿足大多數測量現場要求。
4、缺點對比:
面陣相機:像元總數多,而每行的像元數一般較線陣少,幀幅率受到限制,因此其應用面較廣,如面積、形狀、尺寸、位置,甚至溫度等的測量。由于生產技術的制約,單個面陣的面積很難達到一般工業測量現場的需求。
線陣相機:要用線陣獲取二維圖像,必須配以掃描運動,而且為了能確定圖像每一像素點在被測件上的對應位置,還必須配以光柵等器件以記錄線陣每一掃描行的坐標。一般看來,這兩方面的要求導致用線陣獲取圖像有以下不足:圖像獲取時間長,測量效率低;由于掃描運動及相應的位置反饋環節的存在,增加了系統復雜性和成本;圖像精度可能受掃描運動精度的影響而降低,進而影響測量精度。