高速摄像机维修

苏州技优电子技术服务有限公司

3. 黑白相机与彩色相机
无论是CCD还是CMOS图像传感器，其原理都是将光子转换为电子，其中光子数目与电子数目成比例。对每个像素，统计其电子数目就形成反映光线强弱的灰度图像，也就是说CCD和CMOS图像传感器是“色盲”，不具备辨色的能力，只能形成黑白图像，如图3（左）。
一文了解“工业相机”
左：黑白模式；中：三棱镜模式；右：拜尔滤波片模式
图3 不同色彩模式的工业相机
为了获得彩像，通常使用三棱镜或滤光片的方法采集颜色信息。三棱镜模式：采用三棱镜将射入的光分成三束，每束光都由不同的内置光栅来过滤出某一种三原色，然后使用三块CCD分别感光，如图3（中）。然后再将这三张图像合成一张高分辨率、色彩精确的图像。由于该方法需要三块感光芯片，造价比较昂贵。
如果考虑到价格因素，柯达的拜尔（Bayer）提出了一种廉价的折中方案：只用一块图像传感器，就解决了颜色的识别。他的做法是在图像传感器前面，设置一个滤光片，上面布满了滤光点，与下层的像素一一对应。如图3（右），Bayer滤光片上的滤光点的排列是有规律的：每个绿点的四周，分布着2个红点、2个蓝点、4个绿点。由于人眼对绿色为敏感，所以绿色是红、蓝的两倍。由于每个滤光点只能通过红、绿、蓝之中的一种颜色，但是在输出时，所有像素都应该有这三种颜色的信息，被滤除的两种颜色分量值在后期的算法处理中通过插值法来补回。
Bayer滤光片的方法显著优点在于它能节省成本，当前绝大多数彩色相机都采用此项技术。不过，黑白相机采集的是所有波长的光子，而Bayer彩色相机仅接受RGB三个波段的光子，并且会做一个去马赛克的邻域平均操作，因此无论是光通量还是细节表现均弱于灰度相机，如图4，对比了彩色相机与黑白相机在相同环境下的成像。所以，如果不需要颜色作为检验需求时，工业相机一般选择黑白相机，因为在拥有相同的分辨率前提下，黑白相机精度更高。

中国工业相机行业发展现状与趋势分析
伴随着电子信息技术的高速发展以及各类摄像头的广泛应用，**图像视频数据爆炸式增长，人类社会正在进入视觉信息的大数据时代。工业相机可说是工业自动化系统的灵魂之窗，从物件/条码辨识、产品检测、外观尺寸量测到机械手臂/传动设备定位，都是工业相机技术可以发挥的舞台。
随着应用范畴越来越广，为了增加应用弹性或与工业电脑携手组成更复杂的自动化系统，工业相机的规格发展趋势正逐渐朝个人电脑靠拢，部分产品甚至已演化成一台麻雀虽小，五脏俱全的迷你工业电脑。跟人眼相比，工业相机有检测速度快、把关标准不受到人的主观影响等优势，而且工业相机的解析度远**人眼，在检测细微零件或电路时，比人眼更能明察秋毫。
工业相机在生产制造上的应用越来越广泛，工业相机这类产品也出现新的发展方向。由于不同应用对工业相机的性能跟功能配置有很大的差异，因此工业相机大致上可区分成可配置型系统、嵌入型系统与智慧相机型三大类。但不论是哪种工业相机系统，除了少数特殊应用外，其所使用的工业相机都越来越向个人电脑靠拢，甚至智慧相机本质上就是一台内建CPU、记忆体，可以执行各种视觉演算法的工业电脑。

工业相机，机器视觉的心脏
工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其本质的功能就是将光信号转变成为有序的电信号。相比于市面上普通相机来说，具有更高的传输力、抗干扰力以及稳定的成像能力。它由两大基本部件组成：图像感光芯片和数字化的数据接口。
工业相机，机器视觉的心脏
图像感光芯片由数十万至数百万个像素组成，像素把光线的强度转换为电压输出。这些像素的电压被以灰度值的形式输出，所有像素放在一起就形成了图像，传送给计算机。工业相机数据接口主要有USB2.0\USB3.0、1394和千兆以太网这几种。相比于普通相机而言，它具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等优点，随着科技的日渐成熟，工业相机得到了飞速发展，成为机器视觉领域的不可缺少的组件。
工业相机，机器视觉的心脏
工业相机根据不同的标准可以有多种分类，例如按照输出信号的方式，可以分为模拟相机、数字相机；根据芯片类型的不同可以分为CCD相机与CMOS相机两种，这种分类方式也是我们为常见的。这里面，CCD全称电荷耦合元件，CMOS全称互补金属氧化物半导体，两者都是图像传感器，都是工业相机的精髓。
工业相机，机器视觉的心脏
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。选择工业相机时应注意:
1、根据应用的不同来决定是需要选用CCD 还是CMOS， CCD 工业相机主要应用在运动物体的图像提取，CMOS 工业相机一般应该在静止物体的拍图。
2、分辨率的选择，首先考虑待待测量物体的精度，根据精度选择分辨率。其次看工业相机的输出，若是体式观察或机器软件分析识别，分辨率高是有帮助的；若是VGA 输出或USB输出，在显示器上观察，则还依赖于显示器的分辨率，工业相机的分辨率再高，显示器分辨率不够，也是没有意义的。
3、与镜头的匹配，传感器芯片尺寸需要小于或等于镜头尺寸，C或CS安装座也要匹配。
4、相机帧数选择，当被测物体有运动要求时，要选择帧数高的工业相机。但一般来说分辨率越高，帧数越低。
工业相机，机器视觉的心脏
随着国内自动化产业的迅猛发展，也为机器视觉带来了更为广阔的市场空间，而机器视觉系统的核心部件——工业相机也同样得到了巨大的发展。
工业相机，机器视觉的心脏
中国已经成为**制造业的加工中心，高要求的零部件加工及其相应的先进生产线，使许多具有国际先进水平的机器视觉系统和应用经验也进入了中国。目前，工业相机的应用不管从技术上，还是在市场上，都得到了一定的进步。涉及到的领域众多，涵盖了工业、农业、医药、军事等国民经济的各个行业。
工业相机，机器视觉的心脏
在国内，目前机器视觉的主要应用大部分还是聚集在大规模的自动化生产领域，而一般情况下，这些领域对于成本是非常敏感的，资金投入方面还存在一定的局限性。现在的工业相机市场，从国外购进，价格只增不减；国内自行生产，因为技术的不断升级，成本不断增加，价格也出现了相应的升高。
因此，在未来的发展过程中，国内机器视觉市场需要的是低成本的工业相机。在赶**国际先进水平这段过程中，高性价比的工业相机是更适合中国机器视觉市场的。

工业相机怎么维护保养，看这里
工业相机是一种非常精密的产品，相比一般用相机，其造价要昂贵许多。同样的，工业相机使用久了也会出现脏污灰尘，对相机的性能和寿命都会有所影响。因此，对于工业相机需要定期对相机进行清洗和保养,以延长相机的使用寿命。对清洗工业相机的过程也是有要求的，不适当的清洗会损坏基层上或镜头上磨光的表面和的覆盖物，玻璃或覆盖物表面的损坏会降低所有应用中的性能。所以，要选择合适的工业相机护理方法和清洗程序。
1、不要用手指触摸镜头表面
不管是清洗或是平时使用，应保持手持镜头的边缘，千万不要用手指触摸镜头表面。相机镜头是非常精密的部件，其表面做了防反射的涂层处理，用手指触摸镜头，镜头表面会粘上油渍及指纹，对涂层有害，从而影响工业相机使用。
2、清洗用具的选择
通常来说，压缩空气就足以*掉工业相机芯片内部的所有杂质，但不宜使用喷雾剂类型的压缩空气，因为这种喷雾剂经常含有水、油等可能损坏芯片表面的物质。同时微纤维可以深入镜头的表面*杂质，可以实现彻底*杂质的目的。擦拭工业相机，可以选择浓度90％以上的纯酒精，但注意，不要使用异丙醇，因为异丙醇会吸收空气中的水分，在传感器表面留下液体痕迹。
注：不要用金属工具或钳子处理工业相机的镜头，应通过使用木制的、竹制的和塑料制的工具来处理，以免留下划痕。
3、对不同污渍的清洗要求
①镜头灰尘：可以使用镜头笔，是专门为光学镜头而设计的，不能用于湿的表面，也不能和镜头水，镜头清洁液等混用。镜头污渍：推荐可丢弃式的专业镜头擦拭纸(擦镜纸)。
②.相机上有指印或灰尘：气吹或者用用柔软、干燥的布擦拭。若相机污染非常顽固：用布蘸适量中性清洁剂，然后擦干。勿使用汽油或稀释剂等挥发性溶剂否则会损坏表面光泽。
③机身缝隙：用清洁棉棒清洁相机缝隙，使用尖头清洁棉棒蘸取少量清洁液，沿按钮或转盘边缘轻轻擦拭。
④传感器：一般的粉尘可以用气吹处理，将气吹尽可能近地挨近传感器可以更好地将灰尘吹走；面对顽固的油性灰尘，气吹无法吹走，此时可以使用清洁棒(果冻笔，*有粘性)来进行处理。
⑤小镜头：可以用手持的真空笔。
4、保持将镜头放置到软的表面上
保持将镜头放置到软的表面上，特别是如果光学表面是凸起的，静止地放置到坚硬的桌面上会造成表面的刮痕。
不使用时盖上镜头盖，保存好
对于工业镜头系统或装配来说，在没有使用的时候盖上镜头盖能保护光学表面不被损坏。如果长期不使用相机，那在取出电池后，使用密封的包装放置，如果能配备一个防潮箱再好不过。另外千万不要把没有包裹的镜头一起放在一个盒子或袋子中或置于重物下方，以免损坏。