鏡頭的選擇過程，是將鏡頭各項參數(shù)逐步明確化的過程。作為成像器件，鏡頭通常與光源、相機一起構(gòu)成一個完整的圖像采集系統(tǒng)，因此鏡頭的選擇受到整個系統(tǒng)要求的制約。一般地可以按以下幾個方面來進(jìn)行分析考慮：

一、波長、變焦與否

    鏡頭的工作波長和是否需要變焦是比較容易先確定下來的，成像過程中需要改變放大倍率的應(yīng)用，采用變焦鏡頭，否則采用定焦鏡頭就可以了。

關(guān)于鏡頭的工作波長，常見的是可見光波段，也有其他波段的應(yīng)用。是否需要另外采取濾光措施？單色光還是多色光？能否有效避開雜散光的影響？把這幾個問題考慮清楚，綜合衡量后再確定鏡頭的工作波長。

二、特殊要求優(yōu)先考慮

    結(jié)合實際的應(yīng)用特點，可能會有特殊的要求，應(yīng)該先予明確下來。例如是否有測量功能，是否需要使用遠(yuǎn)心鏡頭，成像的景深是否很大等等。景深往往不被重視，但是它卻是任何成像系統(tǒng)都必須考慮的。

三、工作距離、焦距

    工作距離和焦距往往結(jié)合起來考慮。一般地，可以采用這個思路：先明確系統(tǒng)的分辨率，結(jié)合CCD像素尺寸就能知道放大倍率，再結(jié)合空間結(jié)構(gòu)約束就能知道大概的物像距離，進(jìn)一步估算鏡頭的焦距。所以鏡頭的焦距是和鏡頭的工作距離、系統(tǒng)分辨率（及CCD像素尺寸）相關(guān)的。

四、像面大小和像質(zhì)

    所選鏡頭的像面大小要與相機感光面大小兼容，遵循“大的兼容小的”原則——相機感光面不能超出鏡頭標(biāo)示的像面尺寸——否則邊緣視場的像質(zhì)不保。

像質(zhì)的要求主要關(guān)注MTF和畸變兩項。在測量應(yīng)用中，尤其應(yīng)該重視畸變。

五、光圈和接口

鏡頭的光圈主要影響像面的亮度。但是現(xiàn)在的機器視覺中，Z終的圖像亮度是由很多因素共同決定的：光圈、相機增益、積分時間、光源等等。所以為了獲得必要的圖像亮度有比較多的環(huán)節(jié)供調(diào)整。

鏡頭的接口指它與相機的連接接口，它們兩者需匹配，不能直接匹配就需考慮轉(zhuǎn)接。

六、鏡頭的其它類別：

    線陣鏡頭：配合線陣相機使用的鏡頭。采用掃描式的工作方式，需要鏡頭與目標(biāo)相對運動，每次曝光成像一條線，多次曝光組成一幅圖像。線陣掃描成像的特點：CCD線陣方向的圖像分辨率固定，而在目標(biāo)的運動方向上，空間采樣頻率與運動的相對速度有關(guān)。

    從成像的角度講，線陣鏡頭和其它類型的鏡頭并沒有本質(zhì)的差異。只是對鏡頭的使用方式不同而已。

    顯微鏡頭：為了看清目標(biāo)的細(xì)節(jié)特征，顯微鏡頭一般使用在高分辨率的場合。它們基本的特點是工作距離短，放大倍率高，視場小。

    遠(yuǎn)心鏡頭：物方主光線平行于光軸主光線的會聚ZX位于物方無限遠(yuǎn)，稱之為物方遠(yuǎn)心光路。作用：可以消除物方由于調(diào)焦不準(zhǔn)確帶來的測量誤差。

    視覺應(yīng)用中鏡頭的機械參數(shù)尤其重要，鏡頭一般都由光學(xué)系統(tǒng)和機械裝置兩部分組成，光學(xué)系統(tǒng)由若干透鏡（或反射鏡）組成，以構(gòu)成正確的物像關(guān)系，保證獲得正確、清晰的影像，它是鏡頭的核心。而機械裝置包括固定光學(xué)元件的零件（如透鏡座、光圈等）、鏡頭調(diào)節(jié)機構(gòu)（如光圈調(diào)節(jié)環(huán)、調(diào)焦環(huán)等）、連接機構(gòu)（比如C、CS接口）等。此外，也有些鏡頭上具有自動調(diào)光圈、自動調(diào)焦或感測光強度的電子機構(gòu)。

    對于鏡頭有關(guān)的光學(xué)參數(shù)我們可以將焦距f、光圈系數(shù)（相對孔徑）、像方視場以及像差（比如畸變）看作鏡頭的內(nèi)部參數(shù)。通常用戶搭建視覺系統(tǒng)Z關(guān)心的參數(shù)，主要包括視場（FOV）、分辨率（Resolution）、工作距離（WD）和景深（DOF）。

    機器視覺行業(yè)內(nèi)通常將鏡頭分定倍鏡頭、變焦鏡頭、遠(yuǎn)心鏡頭、高精度或百萬像素鏡頭等。當(dāng)然，這些分類并沒有嚴(yán)格的劃分界線。而每款鏡頭都有固定的機械參數(shù)，主要包括鏡頭的安裝尺寸、螺絲孔徑、接口尺寸、重量、工作距離、直徑、長度等。

    特殊情況下，視覺應(yīng)用對相機與鏡頭的安裝尺寸有限制，因此不可能選擇大尺寸的鏡頭，也可能不可以隨意選擇小尺寸的鏡頭。因此選擇鏡頭時，某些機械參數(shù)對象在一些情況下也是需要考慮的。

螺絲孔徑：

    主要是指一些鏡頭的光圈、對焦有固定螺絲，一般來說，這些螺絲是M1的。平時比較難買，都是鏡頭配的，如果丟了，又想要鎖定光圈對焦等，比較難找這些螺絲。

鏡頭的接口：

    作為一個非常重要的參數(shù)，決定了其能適用于何種接口的相機。因此選型時一定要注意。

安裝尺寸：

    一般的鏡頭都是靠接口連接相機起固定作用。但是有一些大的鏡頭，其體積重量非常大，因此在鏡頭殼體上也會有安裝孔徑。這時就必須要保證其安裝孔位與底板、與相機安裝孔位等在同一平面上。

    在部分高速運動的視覺系統(tǒng)中，如果鏡頭的重量太重，會產(chǎn)生很大的物理慣性。在采集圖片時，就產(chǎn)生拖影，圖像變得模糊。因此同樣的情況下，使用遠(yuǎn)心鏡，比變焦鏡頭要穩(wěn)定，圖像質(zhì)量也更佳。

    當(dāng)安裝相機時，如果底板較大，就會對鏡頭造成安裝限制。所以直徑不能太大，不然就會對安裝造成干涉。

    鏡頭工作的時候，實際工作距離是固定的，但是有些鏡頭的工作距離是不能改變的，如遠(yuǎn)心鏡頭、顯微鏡等。一般遠(yuǎn)心鏡頭的工作距離為40mm、65mm、110mm等，如果與標(biāo)準(zhǔn)的工作距離不相等，則無法清晰的成像。從經(jīng)驗來看，當(dāng)鏡頭的長度越長時，運動時產(chǎn)生的慣性就越大，靜態(tài)工作時，其振動能力也越弱。

    機器視覺就是利用機器代替人眼來作各種測量和判斷。在生產(chǎn)線上，人來做此類測量和判斷會因疲勞、個人之間的差異等產(chǎn)生誤差和錯誤，但是機器卻會不知疲倦地、穩(wěn)定地進(jìn)行下去。一般來說，機器視覺系統(tǒng)包括了照明系統(tǒng)、鏡頭、攝像系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)。對于每一個應(yīng)用，我們都需要考慮系統(tǒng)的運行速度和圖像的處理速度、使用彩色還是黑白攝像機、檢測目標(biāo)的尺寸還是檢測目標(biāo)有無缺陷、視場需要多大、分辨率需要多高、對比度需要多大等。從功能上來看，典型的機器視覺系統(tǒng)可以分為：圖像采集部分、圖像處理部分和運動控制部分。

    一套完整的機器視覺系統(tǒng)的主要工作過程：

    1、工件定位檢測器探測到物體已經(jīng)運動至接近攝像系統(tǒng)的視野ZX，向圖像采集部分發(fā)送觸發(fā)脈沖。

    2、圖像采集部分按照事先設(shè)定的程序和延時，分別向攝像機和照明系統(tǒng)發(fā)出啟動脈沖。

    3、攝像機停止目前的掃描，重新開始新的一幀掃描，或者攝像機在啟動脈沖來到之前處于等待狀態(tài)，啟動脈沖到來后啟動一幀掃描。

    4、攝像機開始新的一幀掃描之前打開曝光機構(gòu)，曝光時間可以事先設(shè)定。

    5、另一個啟動脈沖打開燈光照明，燈光的開啟時間應(yīng)該與攝像機的曝光時間匹配。

    6、攝像機曝光后，正式開始一幀圖像的掃描和輸出。

    7、圖像采集部分接收模擬視頻信號通過A/D將其數(shù)字化，或者是直接接收攝像機數(shù)字化后的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。

    8、圖像采集部分將數(shù)字圖像存放在處理器或計算機的內(nèi)存中。

    9、處理器對圖像進(jìn)行處理、分析、識別，獲得測量結(jié)果或邏輯控制值。

    10、處理結(jié)果控制流水線的動作、進(jìn)行定位、糾正運動的誤差等。

    從上述的工作流程可以看出，機器視覺是一種比較復(fù)雜的系統(tǒng)。因為大多數(shù)系統(tǒng)監(jiān)控對象都是運動物體，系統(tǒng)與運動物體的匹配和協(xié)調(diào)動作尤為重要，所以給系統(tǒng)各部分的動作時間和處理速度帶來了嚴(yán)格的要求。在某些應(yīng)用領(lǐng)域，例如機器人、飛行物體導(dǎo)制等，對整個系統(tǒng)或者系統(tǒng)的一部分的重量、體積和功耗都會有嚴(yán)格的要求。

    機器視覺檢測系統(tǒng)采用CCD照相機將被檢測的目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，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，機器視覺系統(tǒng)中，鏡頭相當(dāng)于人的眼睛，其主要作用是將目標(biāo)的光學(xué)圖像聚焦在圖像傳感器（相機）的光敏面陣上，那么機器視覺工業(yè)鏡頭的相關(guān)專業(yè)術(shù)語我們不得不了解：

一、失真

可分為枕形失真和桶形失真，如下圖示：

二、電視失真

實際邊長的歪曲形狀與理想的形狀的百分比算出的值。

三、光學(xué)倍率

四、監(jiān)視放大

計算方法：

例：VS-MS1＋10x鏡頭 1/2” CCD 照相機, 14”監(jiān)視器上的成像

0.1mm的物體在監(jiān)視器得到的是44.45mm的成像

※有時根據(jù)TV監(jiān)視器的掃描狀態(tài)，以上的簡易計算將有一些變化。

五、解析度

表示了所能見到了2點的間隔0.61x 使用波長(λ)/ NA=解析度(μ)

以上的計算方法理論上可以計算出解析度，但不包括失真。

※使用波長為550nm

六、解像力

１mm中間可以看到黑白線的條數(shù)。單位（lp）/mm.

七、MTF（Modulation Transfer Function）

成像時再現(xiàn)物體表面的濃淡變化而使用的空間周波數(shù)和對比度。

八、工作距離（Working Distance）

鏡頭的鏡筒到物體的距離

九、O/I（Object to Imager）

物像間距離即物體到像間的長度。

十、成像圈

成像尺寸φ，要輸入相機感應(yīng)器尺寸。

十一、照相機 Mount

C-mount: 1" diameter x 32 TPI: FB: 17.526mm

CS-mount: 1" diameter x 32 TPI: FB: 12.526mm

F-mount: FB:46.5mm

M72-Mount: FB 廠家各有不同

十二、視野 (FOV)

視野指使用照相機以后看到的物體側(cè)的范圍

照相機有效區(qū)域的縱向長度（V）/光學(xué)倍率（M）＝視野（V）

照相機有效區(qū)域的橫向長度（H）/光學(xué)倍率（M）＝視野（H）

＊技術(shù)資料上的視野范圍是指由光源及有效區(qū)域的一般數(shù)值計算出來的值。

照相機有效區(qū)域的縱向長度（V）or（H）=照相機一個畫素的尺寸×有効畫素數(shù)（V）or（H）來計算。

十三、景深

景深是指成像后物體的距離。同樣，照相機側(cè)的范圍稱為焦點深度。具體的景深的值多少略有不同。

十四、焦距 (ｆ)

ｆ（Focal Length）光學(xué)系的后主點（H2）到焦點面的距離。

十五、FNO

鏡頭從無限遠(yuǎn)時，亮度表示的數(shù)值，值越小越亮。FNO=焦距/入射孔徑或有効口徑=f/D

十六、實效F

有限距離時鏡頭的明亮度。

實效F = (1 +光學(xué)倍率) x F#

實效F = 光學(xué)倍率 / 2NA

十七、NA（Numerical Aperture）

物體側(cè)的 NA = sin u x n

成像側(cè)的NA' = sin u'x n'

如下圖所示 入社角度 u, 物體側(cè)折射率n, 成像側(cè)的折射率' n'

NA = NA' x 放大率

十八、邊緣亮度

相對照度是指ZY的照度與周邊的照度的百分比。

十九、遠(yuǎn)心鏡頭

主光線與鏡頭光源平行的鏡頭。有物體側(cè)的遠(yuǎn)心，成像側(cè)的遠(yuǎn)心，兩側(cè)的遠(yuǎn)心行頭等方式。

二十、遠(yuǎn)心

Telecentricity是指物體的倍率誤差。倍率誤差越小，Telecentricity越高。

Telecentricity有各種不同的用途，在鏡頭使用前，把握Telecentricity很重要。遠(yuǎn)心鏡頭的主光線與鏡頭的光軸平行，

Telecentricity不好，遠(yuǎn)心鏡頭的使用效果就不好；Telecentricity可以用下圖進(jìn)行簡單的確認(rèn)。

二十一、景深 (DOF)

景深（Depth of Field）可以用以下的計算式計算出來：

景深 = 2 x Permissible COC x 實效F / 光學(xué)倍率2 = 允許誤差值 / (NA x 光學(xué)倍率)

(使用的是0.04mm的Permissible COC)

二十二、通風(fēng)盤及解析度

    Airy Disk是指通過沒有失真的鏡頭在將光集中一點時，實際上形成的是一個同心圓。這個同心圓就叫做Airy Disk。Airy Disk的半徑r可以通過以下的計算公式計算出來。這個值稱為解析度。ｒ= 0.61λ/NA Airy Disk的半徑隨波長改變而改變，波長越長，光越難集中于一點。 例：NA0.07的鏡頭 波長550nm r=0.61*0.55/0.07=4.8μ

二十三、 MTF 及解析度

     MTF（Modulation Transfer Function) 是指物體表面的濃淡變化，成像側(cè)也被再現(xiàn)出來。表示鏡頭的成像性能，成像再現(xiàn)物體的對比度的程度。測試對比性能，用的是具有特定空間周波數(shù)的黑白間隔測試。空間周波數(shù)是指１mm的距離濃淡變化的程度。

　圖1所示，黑白矩陣波，黑白的對比度為.這個對象被鏡頭攝影后，成像的對比度的變化被定量化?；旧希还苁裁寸R頭，都會出現(xiàn)對比度降低的情況。Z終對比度降低至0%。，不能進(jìn)行顏色的區(qū)別。

　圖2、3顯示了物體側(cè)與成像側(cè)的空間周波數(shù)的變化。橫軸表示空間周波數(shù)，縱軸表示亮度。物體側(cè)與成像側(cè)的對比度由A、B計算出來。MTF由A,B的比率計算出來。

　解析度與MTF的關(guān)系：解析度是指2點之間怎樣被分離認(rèn)識的間隔。一般從解析度的值可以判斷出鏡頭的好壞，但是實際是MTF與解析度有很大的關(guān)系。圖4顯示了兩個不同鏡頭的MTF曲線。鏡頭a 解析度低但是具有高對比度。鏡頭b對比度低但是解析度高。

    工業(yè)4.0是利用信息化技術(shù)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)變革的時代，是智能化時代，機器人也將與時俱全，
傳統(tǒng)的機器人僅能在嚴(yán)格定義的結(jié)構(gòu)化環(huán)境中執(zhí)行預(yù)定指令動作，缺乏對環(huán)境的感知與應(yīng)變能力，這極大地限制了機器人的應(yīng)用。智能化時代，利用機器人的視覺控制，不需要預(yù)先對工業(yè)機器人的運動軌跡進(jìn)行示教或離線編程，提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，基于機器視覺的工業(yè)機器人定位技術(shù)在國內(nèi)Z早被應(yīng)用于焊接機器人對焊縫的跟蹤。

    機器人視覺定位系統(tǒng)在關(guān)節(jié)型機器人末端安裝單個攝像機，使工件能完全出現(xiàn)在攝像機的圖像中。
    系統(tǒng)包括攝像機系統(tǒng)和控制系統(tǒng)：
    1.攝像機系統(tǒng)：由單個攝像機和計算機(包括圖像采集卡)組成，負(fù)責(zé)視覺圖像的采集和機器視覺算法。就目前行業(yè)技術(shù)發(fā)展水平來說，數(shù)字相機是比較理想的選擇，其中維視圖像的MV-EM/E系列工業(yè)相機提供了接口豐富的開發(fā)包函數(shù)，分辨率、幀率等覆蓋面廣，通用性及穩(wěn)定性好，所以是我們推薦的首要選擇。

    2.控制系統(tǒng)：由計算機和控制箱組成，用來控制機器人末端的實際位置。經(jīng)CCD攝像機對工作區(qū)進(jìn)行拍攝，計算機通過圖像識別方法，提取跟蹤特征，進(jìn)行數(shù)據(jù)識別和計算，通過逆運動學(xué)求解得到機器人各關(guān)節(jié)位置誤差值，Z后控制高精度的末端執(zhí)行機構(gòu)，調(diào)整機器人的位姿。

    工業(yè)機器人Z早應(yīng)用于汽車制造領(lǐng)域，但技術(shù)發(fā)展至今，工業(yè)機器人的應(yīng)用早已不局限于某個領(lǐng)域，現(xiàn)代工業(yè)的方方面面都有工業(yè)機器人的身影。工業(yè)機器人由主體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。工業(yè)機器人的分類方式很多，可以按機械結(jié)構(gòu)、操作機坐標(biāo)形式和程序輸入方式等進(jìn)行分類，下面就盤點一下工業(yè)機器人的種類：

1.關(guān)節(jié)機器人

    關(guān)節(jié)機器人也稱關(guān)節(jié)手臂機器人或關(guān)節(jié)機械手臂，是當(dāng)今工業(yè)領(lǐng)域中Z常見的工業(yè)機器人的形態(tài)之一。適合用于諸多工業(yè)領(lǐng)域的機械自動化作業(yè)，比如，自動裝配、噴漆、搬運、焊接等工作。機器人前3個關(guān)節(jié)決定機器人在空間的位置，后3個關(guān)節(jié)決定其姿態(tài)，多以旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)形式構(gòu)成。

2.直角坐標(biāo)機器人

    也稱桁架機器人或龍門式機器人。是能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制的、可重復(fù)編程的、多自由度的、運動自由度建成空間直角關(guān)系的、多用途的操作機。其工作的行為方式主要是通過完成沿著X、Y、Z軸上的線性運動。特點：簡單，控制方便，占地空間大。

3.串聯(lián)和并聯(lián)機器人

    串聯(lián)機器人其串聯(lián)式結(jié)構(gòu)是一個開放的運動鏈，其所有運動桿并沒有形成一個封閉的結(jié)構(gòu)鏈。串聯(lián)機器人的工作空間大，運動分析比較容易可以避免驅(qū)動軸之間的耦合效應(yīng)。但其機構(gòu)各軸必須要獨立控制，并且需要搭配編碼器和傳感器來提高機構(gòu)運動時的jing準(zhǔn)度。

    而并聯(lián)機器人和傳統(tǒng)工業(yè)用串聯(lián)機器人在應(yīng)用上構(gòu)成互補關(guān)系，它是一個封閉的運動鏈。并聯(lián)機器人不易產(chǎn)生動態(tài)誤差，無誤差積累精度較高。另外其結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)定，輸出軸大部分承受軸向力，機器剛性高，承載能力大。但是，并聯(lián)機器人在位置求解上正解比較困難，而反解容易。

4.平面SCARA機器人

    平面內(nèi)運動，結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)良，運算簡單，適于精度較高的裝配操作;SCARA機器人有3個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其軸線相互平行，在平面內(nèi)進(jìn)行定位和定向。另一個關(guān)節(jié)是移動關(guān)節(jié)，用于完成末端件在垂直于平面的運動。這類機器人的結(jié)構(gòu)輕便、響應(yīng)快，Z適用于平面定位，垂直方向進(jìn)行裝配的作業(yè)。

1.光路原理

4.構(gòu)造光源

3.按輸出信號區(qū)分

1.主要參數(shù)

    機器視覺伴隨計算機技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)日臻成熟，已是現(xiàn)代加工制造業(yè)不可或缺的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于食品和飲料、化妝品、制藥、建材和化工、金屬加工、電子制造、包裝、汽車制造等行業(yè)。
    機器視覺的引入，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢測方法，極大地提高了投放市場的產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。本期內(nèi)容介紹分辨率、精度、公差的關(guān)系，以便根據(jù)檢測要求準(zhǔn)確地選擇合適的相機。
    分辨率（Resolution）
 
    比如要看看的產(chǎn)品大小是30mm*10mm，使用200萬像素（1600pixel*1200pixel）的相機。因為產(chǎn)品是長條形，為了把產(chǎn)品都放入到視野內(nèi)，我們計算分辨率的時候要考慮長邊對應(yīng)，此時分辨率為：
 
　　精度（Accuracy）
　　精度的單位是mm。根據(jù)產(chǎn)品表面和照明狀況的不同，我們可以通過放大圖像觀察辨別穩(wěn)定像素的個數(shù)，從而得出精度。如果條件不允許實際測試觀察，一般的規(guī)律是，如果使用正面打光，有效像素為1個，使用背光，有效像素為0.5個。
 
　　這個例子我們?nèi)? Pixel，得到精度為0.019mm約等于0.02mm。
　　公差（Tolerance）
　　一般情況下，精度和公差的對應(yīng)關(guān)系如下：
 
　　對一個項目來講，先從圖紙上讀到公差的要求。然后再根據(jù)上述關(guān)系，反推得出需要多少像素的相機，徠深科技竭誠為您服務(wù)。
 

    工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，這不光設(shè)計到了計算機、圖像、模式識別等領(lǐng)域，但對于其工作原理都不甚了解。需要明白的是：了解清楚工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)的工作過程，可以更好的完善系統(tǒng)以及促進(jìn)其發(fā)展。

    一套完整的工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)的工作過程如下：

    1、工件定位檢測器探測到物體已經(jīng)運動至接近攝像系統(tǒng)的視野ZX，向圖像采集部分發(fā)送觸發(fā)脈沖。

    2、圖像采集部分按照事先設(shè)定的程序和延時，分別向攝像機和照明系統(tǒng)發(fā)出啟動脈沖。

    3、攝像機停止目前的掃描，重新開始新的一幀掃描，或者攝像機在啟動脈沖來到之前處于等待狀態(tài)，啟動脈沖到來后啟動一幀掃描。   

    4、攝像機開始新的一幀掃描之前打開曝光機構(gòu)，曝光時間可以事先設(shè)定。

    5、另一個啟動脈沖打開燈光照明，燈光的開啟時間應(yīng)該與攝像機的曝光時間匹配。

    6、攝像機曝光后，正式開始一幀圖像的掃描和輸出。

    7、圖像采集部分接收模擬視頻信號通過A/D將其數(shù)字化，或者是直接接收攝像機數(shù)字化后的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。

    8、圖像采集部分將數(shù)字圖像存放在處理器或計算機的內(nèi)存中。

    9、處理器對圖像進(jìn)行處理、分析、識別，獲得測量結(jié)果或邏輯控制值。

    10、處理結(jié)果控制流水線的動作、進(jìn)行定位、糾正運動的誤差等。

在機器視覺、工業(yè)影像等實際應(yīng)用中應(yīng)該如何選擇工業(yè)相機呢?

1、模擬相機&&數(shù)字相機

    模擬相機必須帶數(shù)字采集卡，標(biāo)準(zhǔn)的模擬相機分辨率很低，另外幀率也是固定的。這個要根據(jù)實際需求來選擇。另外模擬相機采集到的是模擬信號，經(jīng)數(shù)字采集卡轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)行傳輸存儲。模擬信號可能會由于工廠內(nèi)其他設(shè)備(比如電動機或高壓電纜)的電磁干擾而造成失真。隨著噪聲水平的提高，模擬相機的動態(tài)范圍(原始信號與噪聲之比)會降低。動態(tài)范圍決定了有多少信息能夠被從相機傳輸給計算機。數(shù)字相機采集到的是數(shù)字信號，數(shù)字信號不受電噪聲影響，因此，數(shù)字相機的動態(tài)范圍更高，能夠向計算機傳輸更精確的信號。

2、相機分辨率

    根據(jù)系統(tǒng)的需求來選擇相機分辨率的大小,僅僅是用來做測量用，那么采用亞像素算法，130萬像素的相機也能基本上滿足需求，但有時因為邊緣清晰度的影響，在提取邊緣的時候，隨便偏移一個像素，那么精度就受到了極大的影響。故我們選擇300萬的相機的話，還可以允許提取的邊緣偏離3個像素左右，這就很好的保證了測量的精度。

3、CCD&&CMOS

    如果要求拍攝的物體是運動的，要處理的對象也是實時運動的物體，那么當(dāng)然選擇CCD芯片的相機為Z適宜。但有的廠商生產(chǎn)的CMOS相機如果采用幀曝光的方式的話，也可以當(dāng)作CCD來使用的。又假如物體運動的速度很慢，在我們設(shè)定的相機曝光時間范圍內(nèi)，物體運動的距離很小，換算成像素大小也就在一兩個像素內(nèi)，那么選擇CMOS相機也是合適的。因為在曝光時間內(nèi)，一兩個像素的偏差人眼根本看不出來(如果不是做測量用的話)，但超過2個像素的偏差，物體拍出來的圖像就有拖影，這樣就不能選擇CMOS相機了。

4、彩色&&黑白

    如果要處理的是與圖像顏色有關(guān)，那當(dāng)然是采用彩色相機，否則建議你用黑白的，因為黑白的同樣分辨率的相機，精度比彩色高，尤其是在看圖像邊緣的時候，黑白的效果更好。

5、傳輸接口

    根據(jù)傳輸?shù)木嚯x、穩(wěn)定性、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大小(帶寬)選擇USB、1394、Camerlink、百兆/千兆網(wǎng)接口的相機。

6、幀率

    根據(jù)要檢測的速度，選擇相機的幀率一定要大于或等于檢測速度，等于的情況就是你處理圖像的時間一定要快，一定要在相機的曝光和傳輸?shù)臅r間內(nèi)完成。

7、線陣&&面陣

    對于檢測精度要求很高，面陣相機的分辨率達(dá)不到要求的情況下，當(dāng)然線陣相機是必然的一個選擇。

8、CCD靶面

    靶面尺寸的大小會影響到鏡頭焦距的長短，在相同視角下，靶面尺寸越大，焦距越長。在選擇相機時，特別是對拍攝角度有比較嚴(yán)格要求的時候，CCD靶面的大小，CCD與鏡頭的配合情況將直接影響視場角的大小和圖像的清晰度。因此在選擇CCD尺寸時，要結(jié)合鏡頭的焦距、視場角一起選擇，一般而言，選擇CCD靶面要結(jié)合物理安裝的空間來決定鏡頭的工作距離是否在安裝空間范圍內(nèi)，要求鏡頭的尺寸一定要大于或等于相機的靶面尺寸。

    自動化應(yīng)用范圍廣，幾乎所有的工業(yè)部門都可以同自動控制掛上鉤，現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)、國防也都與自動化息息相關(guān)。

    工業(yè)自動化就是工業(yè)生產(chǎn)中的各種參數(shù)為控制目的，實現(xiàn)各種過程控制，在整個工業(yè)生產(chǎn)中，盡量減少人力的操作，而能充分利用動物以外的能源與各種資訊來進(jìn)行生產(chǎn)工作，即稱為工業(yè)自動化生產(chǎn)，而使工業(yè)能進(jìn)行自動生產(chǎn)之過程稱為工業(yè)自動化。而電氣自動化所涉及層面范圍較廣，能夠從事與電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運行、自動控制、電力電子技術(shù)、信息處理、試驗技術(shù)、研制開發(fā)、經(jīng)濟管理以及電子與計算機技術(shù)應(yīng)用等領(lǐng)域的工作，是寬口徑“復(fù)合型”高級工程技術(shù)人才。

     工業(yè)自動化就是工業(yè)領(lǐng)域的電氣自動化的應(yīng)用，也就是研究工業(yè)中的電氣應(yīng)用以提高工廠自動化水平。工業(yè)自動化技術(shù)是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其他信息技術(shù)，對工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的綜合性高技術(shù)，包括工業(yè)自動化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。工業(yè)自動化技術(shù)作為20世紀(jì)現(xiàn)代制造領(lǐng)域中Z重要的技術(shù)之一，主要解決生產(chǎn)效率與一致性問題。無論高速大批量制造企業(yè)還是追求靈活、柔性和定制化企業(yè)，都必須依靠電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用。

項目：鐵板自動化焊接機器人
項目描述：
1、焊接產(chǎn)品有直板、法蘭、兩塊板搭成一個角焊外角；
2、焊接厚度是3mm—5mm,直板長度是1m—4m，精度要求不高；
3、材質(zhì)基本為鐵板；

項目分析:
1、 放置材料采用人工還是自動化
2、 機器人需要按照材料的Z大尺寸進(jìn)行選型，無法確認(rèn)產(chǎn)品詳細(xì)參數(shù)
3、 需要焊接的產(chǎn)品是否是獨立進(jìn)行焊接，且每個焊接的產(chǎn)品材質(zhì)是否都是一樣的。

項目：散熱器自動化視覺檢測
需求：1、散熱器自動化視覺檢測設(shè)備，筆記本散熱器檢測有無貼料以及貼料的完整度有無殘缺； 
2、速度是4.5s/30cm； 
3、安裝方式流水線上安裝； 
4、檢測種類不止一種，樣式類似，檢測方式差不多。

    驗室初步估計可實現(xiàn)概率80%以上

    該項目采用識別檢測工具，可用于醫(yī)藥、食品、產(chǎn)品包裝、印刷等一維碼、二維碼識別，OCR/OCV的檢測。   
   【識別檢測】：支持多種類型的條碼和二維碼檢測、設(shè)置簡單，識別穩(wěn)定。 
    具有可獨立配置的多碼識別功能。相機一次拍照可讀取多達(dá)50個碼，一個視野范圍內(nèi)可根據(jù)不同位置碼的圖像質(zhì)量單獨配置參數(shù)，龍?？勺x取28種碼制且自帶訓(xùn)練功能。還可結(jié)合檢測、定位和測量應(yīng)用，大大提高了現(xiàn)代化生產(chǎn)的效率。

    機器視覺系統(tǒng)，解決識別、定位、檢測等主要核心功能，將人工從繁復(fù)的工作中解放出來，并為智能智造及智能化提前打好基礎(chǔ)，徠深科技是不可錯過的選擇！

    工業(yè)相機是機器視覺系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵組件，其Z本質(zhì)的功能就是將光信號轉(zhuǎn)變成小型高清工業(yè)相機為有序的電信號。要進(jìn)行怎樣的拍攝，要達(dá)到什么樣的效果，就要選擇合適的相機，購買工業(yè)相機前了解其具體參數(shù)尤為重要，才能根據(jù)具體使用環(huán)境設(shè)計相應(yīng)的機器視覺系統(tǒng)。

1、分辨率（Resolution）

    相機每次采集圖像的像素點數(shù)。對于數(shù)字工業(yè)相機一般是直接與光電傳感器的像元數(shù)對應(yīng)的，對于模擬相機則是取決于視頻制式，PAL制為768*576，NTSC制為640*480。

2、像素深度（Pixel Depth）

    即每像素數(shù)據(jù)的位數(shù)，一般常用的是8Bit，對于數(shù)字工業(yè)相機一般還會有10Bit、12Bit等。

3、Z大幀率（Frame Rate）/行頻（Line Rate）

    即相機采集傳輸圖像的速率，對于面陣相機一般為每秒采集的幀數(shù)，對于線陣相機為每秒采集的行數(shù)。

4、曝光方式（Exposure）和快門速度（Shutter）

    對于線陣相機都是逐行曝光的方式，可以選擇固定行頻和外觸發(fā)同步的采集方式，曝光時間可以與行周期一致，也可以設(shè)定一個固定的時間；面陣工業(yè)相機有幀曝光、場曝光和滾動行曝光等幾種常見方式。數(shù)字工業(yè)相機一般都提供外觸發(fā)采圖的功能，快門速度一般可到10微秒，高速工業(yè)相機還可以更快。

5、像元尺寸（Pixel Size）

    像元大小和像元數(shù)共同決定了相機靶面的大小。目前數(shù)字工業(yè)相機像元尺寸一般為3-10μm，一般像元尺寸越小，制造難度越大，圖像質(zhì)量也越不容易提高。

6、光譜響應(yīng)特性(Spectral Range)

    指該像元傳感器對不同光波的敏感特性，一般響應(yīng)范圍是350-1000nm,一些相機在靶面前加了一個濾鏡，濾除紅外光線，如果系統(tǒng)需要對紅外感光時可去掉該濾鏡。

工業(yè)相機作為機器視覺系統(tǒng)中的核心部件，對于機器視覺系統(tǒng)的重要性是不言而喻的。按照分類的不同，相機又分為很多種：

1、彩色相機、黑白相機
   黑白相機直接將光強信號轉(zhuǎn)換成圖像灰度值，生成的是灰度圖像；彩色相機能獲得景物中紅、綠、藍(lán)三個分量的光信號，輸出彩色圖像。彩色相機能夠提供比黑白相機更多的圖像信息。彩色相機的實現(xiàn)方法主要有兩種，棱鏡分光法和Bayer濾波法。棱鏡分光彩色相機，利用光學(xué)透鏡將入射光線的R、G、B分量分離，在三片傳感器上分別將三種顏色的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，Z后對輸出的數(shù)字信號進(jìn)行合成，得到彩色圖像。

2、CCD相機、CMOS相機 
   芯片主要差異在于將光轉(zhuǎn)換為電信號的方式。對于CCD傳感器，光照射到像元上，像元產(chǎn)生電荷，電荷通過少量的輸出電極傳輸并轉(zhuǎn)化為電流、緩沖、信號輸出。對于CMOS傳感器，每個像元自己完成電荷到電壓的轉(zhuǎn)換，同時產(chǎn)生數(shù)字信號。

3、按靶面類型分類：面陣相機、線陣相機 
   相機不僅可以根據(jù)傳感器技術(shù)進(jìn)行區(qū)分，還可以根據(jù)傳感器架構(gòu)進(jìn)行區(qū)分。有兩種主要的傳感器架構(gòu)：面掃描和線掃描。面掃描相機通常用于輸出直接在監(jiān)視器上顯示的場合。線掃描相機用于連續(xù)運動物體成像或需要連續(xù)的高分辨率成像的場合。線掃描相機的一個自然的應(yīng)用是靜止畫面（Web Inspection）中要對連續(xù)產(chǎn)品進(jìn)行成像，比如紡織、紙張、玻璃、鋼板等。同時，線掃描相機同樣適用于電子行業(yè)的非靜止畫面檢測。像德國Kappa相機根據(jù)它CCD的規(guī)格也會有線陣、面陣之分。 

4 按輸出模式分類：模擬相機、數(shù)字相機 
   根據(jù)相機數(shù)據(jù)輸出模式的不同分為模擬相機和數(shù)字相機，模擬相機輸出模擬信號，數(shù)字相機輸出數(shù)字信號。模擬相機和數(shù)字相機還可以進(jìn)一步細(xì)分，比如德國Kappa相機按數(shù)據(jù)接口又包括：USB 2.0接口、EE 1394 a / Fire Wire、Camera Link 接口、千兆以太網(wǎng)接口。模擬相機分為逐行掃描和隔行掃描兩種，隔行掃描相機又包含EIA、NTSC、CCIR、PAL等標(biāo)準(zhǔn)制式。有關(guān)接口技術(shù)的詳細(xì)介紹請參考采集卡及采集技術(shù)部分。 

   在選擇一款工業(yè)數(shù)字相機時，物體成像的速度必須充分考慮好。例如，假設(shè)在拍攝過程中，物體在曝光中沒有移動，可用相對簡單和便宜的工業(yè)相機；對于靜止或緩慢移動的物體，面陣工業(yè)相機Z適合于對靜止或移動緩慢的物體成像。因為整個面陣區(qū)域必須一次曝光，在曝光時間當(dāng)中任何的移動會導(dǎo)致圖像的模糊，但是，運動模糊可以通過減少曝光時間或使用閃光燈來控制；對于快速移動的物體，當(dāng)對運動的物體使用一個面陣工業(yè)相機時，需要考慮在曝光時間當(dāng)中處于工業(yè)相機當(dāng)中的運動對象數(shù)量，還需要考慮物體上能用一個像素表征的Z小特征，也就是對象分辨率，在采集運動物體的圖像的拇指規(guī)則就是曝光必須發(fā)生在采集物體移動量小于一個像素的時間內(nèi)。

    如果你采集的物體是在以1厘米/秒的速度勻速移動，而且物體分辨率已經(jīng)設(shè)置為1 pixel/mm，那么需要的Z大曝光時間是1/10每秒。因為物體移動一個距離恰好等于相機傳感器中的一個像素，當(dāng)使用Z大曝光時間時這里會有一定數(shù)量的模糊。在這種情況下，一般傾向于將曝光時間設(shè)置的比Z大值要快，比如1/20每秒，就能保持物體在移動半個像素內(nèi)成像。如果同樣的物體以1厘米/秒的速度移動，物體分辨率為1 pixel/微米，那么一秒中所需要的Z大曝光是1/10000.曝光設(shè)置的對快取決于所采用的相機，還有你是否能夠給物體足夠的光來獲得一幅好的圖像。