隨著人工智能和自動(dòng)化進(jìn)程的發(fā)展,各行各業(yè)中逐漸出現(xiàn)一個(gè)新名詞--機(jī)器視覺,但是對(duì)于機(jī)器視覺或工業(yè)讀碼器是什么,相信很多人是不了解的。機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來做測(cè)量和判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品(即圖像攝取裝置,分 CMOS 和CCD 兩種)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào),傳送給專用的圖像處理系統(tǒng),根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息,轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào);圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征,進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。
視覺系統(tǒng)組成部分:
1.照明光源
2.鏡頭
3.工業(yè)攝像機(jī)
4.圖像采集/處理卡
5.圖像處理系統(tǒng)
6.其它外部設(shè)備
工業(yè)相機(jī)又俗稱攝像機(jī),相比于傳統(tǒng)的民用相機(jī)(攝像機(jī))而言,它具有高的圖像穩(wěn)定性、高傳輸能力和高抗干擾能力等,目前市面上工業(yè)讀碼器大多是基于CCD(Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)芯片的相機(jī)。
其中,CCD是目前機(jī)器視覺最為常用的圖像傳感器。它集光電轉(zhuǎn)換及電荷存貯、電荷轉(zhuǎn)移、信號(hào)讀取于一體,是典型的固體成像器件。
CCD的突出特點(diǎn)是以電荷作為信號(hào),而不同于其它器件是以電流或者電壓為信號(hào)。這類成像器件通過光電轉(zhuǎn)換形成電荷包,而后在驅(qū)動(dòng)脈沖的作用下轉(zhuǎn)移、放大輸出圖像信號(hào)。
典型的CCD相機(jī)由光學(xué)鏡頭、時(shí)序及同步信號(hào)發(fā)生器、垂直驅(qū)動(dòng)器、模擬/數(shù)字信號(hào)處理電路組成。CCD作為一種功能器件,與真空管相比,具有無灼傷、無滯后、低電壓工作、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。
CMOS圖像傳感器的開發(fā)則最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70 年代初,90 年代初期,隨著超大規(guī)模集成電路 (VLSI) 制造工藝技術(shù)的發(fā)展,CMOS圖像傳感器得到迅速發(fā)展。
CMOS圖像傳感器將光敏元陣列、圖像信號(hào)放大器、信號(hào)讀取電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、圖像信號(hào)處理器及控制器集成在一塊芯片上,還具有局部像素的編程隨機(jī)訪問的優(yōu)點(diǎn)。
目前,CMOS圖像傳感器以其良好的集成性、低功耗、高速傳輸和寬動(dòng)態(tài)范圍等特點(diǎn)在高分辨率和高速場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。
工業(yè)相機(jī)/工業(yè)讀碼器分類:
任何東西一定有它自己的分類標(biāo)準(zhǔn),工業(yè)相機(jī)也不例外。
按照芯片類型可以分為CCD相機(jī)、CMOS相機(jī);
按照傳感器的結(jié)構(gòu)特性可以分為線陣相機(jī)、面陣相機(jī);
按照掃描方式可以分為隔行掃描相機(jī)、逐行掃描相機(jī);
按照分辨率大小可以分為普通分辨率相機(jī)、高分辨率相機(jī);
按照輸出信號(hào)方式可以分為模擬相機(jī)、數(shù)字相機(jī);
按照輸出色彩可以分為單色(黑白)相機(jī)、彩色相機(jī);
按照輸出信號(hào)速度可以分為普通速度相機(jī)、高速相機(jī);
按照響應(yīng)頻率范圍可以分為可見光(普通)相機(jī)、紅外相機(jī)、紫外相機(jī)等。
工業(yè)相機(jī)和普通相機(jī)的區(qū)別:
1、工業(yè)相機(jī)的性能穩(wěn)定可靠易于安裝,相機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊結(jié)實(shí)不易損壞,連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng),可在較差的環(huán)境下使用,一般的數(shù)碼相機(jī)是做不到這些的。例如:讓民用數(shù)碼相機(jī)一天工作24小時(shí)或連續(xù)工作幾天肯定會(huì)受不了的。
2、工業(yè)相機(jī)的快門時(shí)間非常短,可以抓拍高速運(yùn)動(dòng)的物體。例如,把名片貼在電風(fēng)扇扇葉上,以最大速度旋轉(zhuǎn),設(shè)置合適的快門時(shí)間,用工業(yè)相機(jī)抓拍一張圖像,仍能夠清晰辨別名片上的字體。用普通的相機(jī)來抓拍,是不可能達(dá)到同樣效果的。
3、工業(yè)相機(jī)的圖像傳感器是逐行掃描的,而普通的相機(jī)的圖像傳感器是隔行掃描的, 逐行掃描的圖像傳感器生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜,成品率低,出貨量少,世界上只有少數(shù)公司能夠提供這類產(chǎn)品,例如Dalsa、Sony,而且價(jià)格昂貴。
4、工業(yè)相機(jī)的幀率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通相機(jī)。工業(yè)相機(jī)每秒可以拍攝十幅到幾百幅圖片,而普通相機(jī)只能拍攝2-3幅圖像,相差較大。
5、工業(yè)相機(jī)輸出的是裸數(shù)據(jù)(raw data),其光譜范圍也往往比較寬,比較適合進(jìn)行高質(zhì)量的圖像處理算法,例如機(jī)器視覺(Machine Vision)應(yīng)用。而普通相機(jī)拍攝的圖片,其光譜范圍只適合人眼視覺,并且經(jīng)過了mjpeg壓縮,圖像質(zhì)量較差,不利于分析處理。
6、工業(yè)相機(jī)(Industrial Camera)相對(duì)普通相機(jī)(DSC)來說價(jià)格較貴。