機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用（中級） 課件 1.1 相機(jī)選型

機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用（中級）任務(wù)1.1相機(jī)的選型項目一機(jī)器視覺系統(tǒng)的硬件選型任務(wù)1.1相機(jī)選型學(xué)習(xí)目標(biāo)1任務(wù)描述2相關(guān)知識3任務(wù)實施4任務(wù)評價5思考練習(xí)6PARTONE01PART學(xué)習(xí)目標(biāo)/知識目標(biāo)了解機(jī)器視覺的系統(tǒng)組成。了解相機(jī)的類型。了解相機(jī)的基本參數(shù)和通信接口類型。技能目標(biāo)能夠根據(jù)檢測對象的特征，確定相機(jī)的類型。能夠根據(jù)檢測精度、視場要求，確定相機(jī)分辨率。能夠根據(jù)系統(tǒng)特征，選擇合適的通信接口。學(xué)習(xí)目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)根據(jù)工作崗位職責(zé)，完成小組成員的合理分工。團(tuán)隊合作中，各成員學(xué)會合理表達(dá)自己的觀點。養(yǎng)成安全規(guī)范操作的行為習(xí)慣。PARTTWO02PART任務(wù)描述/任務(wù)描述機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用實訓(xùn)平臺（中級）機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用實訓(xùn)平臺（中級）如圖1-1所示，機(jī)器視覺單元的設(shè)計要求如下：傳送帶的寬度為100mm，相機(jī)的長邊與傳送帶垂直，短邊與傳送帶平行，相機(jī)安裝位置正下方的80mm長的范圍內(nèi)都對物體進(jìn)行檢測；檢測對象到達(dá)檢測區(qū)域之后，傳送帶停止；傳送帶的寬度為100mm；重復(fù)定位精度小于0.1mm。請根據(jù)要求選擇合適的相機(jī)。PARTTHREE03PART相關(guān)知識/機(jī)器視覺系統(tǒng)機(jī)器視覺系統(tǒng)是通過圖像攝取裝置將被拍攝目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，得到被拍攝目標(biāo)的形態(tài)信息，根據(jù)像素分布的亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號，圖像系統(tǒng)對這些信號進(jìn)行各種運算來抽取目標(biāo)的特征，根據(jù)分析的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。簡單的來說，機(jī)器視覺系統(tǒng)就是讓機(jī)器擁有視覺，可以具有像人一樣進(jìn)行判斷，具有識別、測量等功能。機(jī)器視覺系統(tǒng)的組成機(jī)器視覺系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分主要有相機(jī)、鏡頭、光源等組成，軟件部分主要是指視覺軟件。機(jī)器視覺系統(tǒng)組成相機(jī)的功能相機(jī)的功能是通過成像傳感器將鏡頭產(chǎn)生的光學(xué)像轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的模擬或數(shù)字信號，并將這些信息由相機(jī)與計算機(jī)的接口傳送到計算機(jī)主機(jī)。相機(jī)的結(jié)構(gòu)相機(jī)主要是由傳感器芯片、防塵片/濾光片、控制與信號轉(zhuǎn)換電路板、光學(xué)接口、數(shù)據(jù)接口以及外殼構(gòu)成。相機(jī)的結(jié)構(gòu)相機(jī)的分類按芯片技術(shù)分類CCD相機(jī)和CMOS相機(jī)按輸出圖像信號格式分類模擬相機(jī)和數(shù)字相機(jī)按像元排列方式分類線陣相機(jī)和面陣相機(jī)按拍照顏色分類黑白相機(jī)和彩色相機(jī)相機(jī)的基本參數(shù)

（1）圖像傳感器尺寸相機(jī)的基本參數(shù)（2）分辨率相機(jī)分辨率：相機(jī)芯片像元的個數(shù)。線陣相機(jī)分辨率特指圖像行的數(shù)目，常見的有1024、2048、4096、8000。面陣相機(jī)分辨率以像素總數(shù)或者橫向分辨率乘以縱向分辨率表示：

30萬：640×480130萬：1280×1024200萬：1600×1200500萬：2592×1944

600萬：3072×20481000萬：3840×27482000萬：5496×36722900萬：6576×4384相機(jī)的基本參數(shù)（3）像素和像元0102是圖片的基本組成單位，是芯片相對應(yīng)像元產(chǎn)生的圖片灰度信息。像素是芯片的基本組成單位，是實現(xiàn)光電信號轉(zhuǎn)換的基本單元。像元芯片尺寸=分辨率*像元尺寸相機(jī)的基本參數(shù)（4）視場和精度視場：相機(jī)拍攝到的幅面的實際大小。精度：相機(jī)拍攝圖像上一個像素代表的實際尺寸大小。例：用500萬像素相機(jī)（分辨率2592×1944）拍攝80mm的視場，則精度=80÷2592=0.031（mm/pixel）相機(jī)的基本參數(shù)（5）幀率幀率是用于測量顯示幀數(shù)的量度。所謂的測量單位為每秒顯示幀數(shù)，簡稱：FPS或“赫茲”（Hz）。每秒的幀數(shù)(fps)或者說幀率表示圖形處理器處理圖像時每秒鐘能夠更新的次數(shù)。高的幀率可以得到更流暢、更逼真的動畫。相機(jī)的基本參數(shù)（6）曝光時間和曝光方式傳感器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號形成一幀圖像，每個像元接收光信號的過程叫曝光，所花費的時間叫曝光時間，也叫快門速度。曝光方式分為卷簾曝光和全局曝光。相機(jī)芯片逐行陸續(xù)曝光。卷簾曝光相機(jī)芯片全部像元同時曝光。全局曝光相機(jī)的接口USB接口IEEE1394GigE（千兆網(wǎng)）CameraLink常見的數(shù)據(jù)接口有：GIGE、Cameralink、IEEE1394、USB、CameralinkHS等。光學(xué)接口有C、CS、F等。相機(jī)的選型方法02估算視場計算分辨率確定曝光方式確定幀率確定接口確定相機(jī)型號0304050607確定相機(jī)類型01PARTFOUR04PART任務(wù)實施/確定相機(jī)的參數(shù)步驟1：確定相機(jī)的類型。（2）確定相機(jī)是選擇黑白相機(jī)還是彩色相機(jī)（1）確定相機(jī)是選擇面陣相機(jī)還是線陣相機(jī)。面陣相機(jī)選擇彩色相機(jī)。確定相機(jī)的參數(shù)步驟2：確定視場。

檢測區(qū)域檢測區(qū)域確定相機(jī)的參數(shù)步驟3：相機(jī)分辨率確定。

確定相機(jī)的參數(shù)步驟4：確定相機(jī)快門類型。拍照方式是靜止拍照，故選用Rolling類型的相機(jī)。步驟5：確定相機(jī)接口類型。機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用實訓(xùn)平臺（中級）不需要與其他設(shè)備進(jìn)行通信，只是內(nèi)部視覺單元與機(jī)器人單元的通信，通信距離較短，對傳輸速度要求不高，因此選擇選擇USB接口的相機(jī)。確定相機(jī)的型號步驟1：確定相機(jī)品牌。海康是國內(nèi)工業(yè)相機(jī)的龍頭企業(yè)，并且是越疆長期的合作伙伴，因此選擇?？灯放啤２襟E2：根據(jù)?？颠x型手冊，進(jìn)行參數(shù)匹配，確定相機(jī)型號是MV-CE050-30UC。產(chǎn)品型號傳感器型號傳感器類型靶面尺寸像元尺寸快門類型分辨率最大幀率接口黑白彩色MV-CE060-30UCAR0521CMOS2.2μmRolling2592×194444.7fpsUSB3.0√相機(jī)參數(shù)PARTFIVE05PART任務(wù)評價/任務(wù)評價類別考核內(nèi)容分值評價分?jǐn)?shù)自評互評師評理論了解機(jī)器視覺系統(tǒng)的定義及組成5

了解相機(jī)的類型

10

了解相機(jī)的基本參數(shù)和通信接口類型

15技能據(jù)檢測要求，確定相機(jī)類型

10

能夠根據(jù)檢測精度、視場要求，確定相機(jī)分辨率

20能夠根據(jù)檢測速率要求，確定相機(jī)的幀率

20會根據(jù)選型手冊，確定相機(jī)的型號

10素養(yǎng)遵守操作規(guī)程，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的工作態(tài)度2

根據(jù)工作崗位職責(zé)，完成小組成員的合理分工2

團(tuán)隊合作中，各成員學(xué)會合理表達(dá)自己的觀點2

嚴(yán)格執(zhí)行6S現(xiàn)場管理2