绍兴PROCEMEX相机维修视觉图像

目前，市面上也出现了越来越多的工业相机品牌，相机厂商都给出了大量的相机参数，比如：相机接口、芯片类型、量子效应、帧率等。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。

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。

往后在设备上使用CMOS传感器的工业相机会取代使用CCD传感器的工业相机吗？
随着CCD与CMOS图像传感器制造技术的不断进步，两者的差异正在逐渐缩小，例如CCD图像传感器不断降低耗电量，以期应用于移动通讯市场，例如近年来基于CCD的ToF图像传感器进入市场；CMOS图像传感器则持续提升分辨率与灵敏度，以期应用于更的影像产品市场。虽然业界普遍认为CMOS取代CCD是必然趋势，在2015年CCD图像传感器的主要制造商索尼公司（Sony）甚至发布了其终止量产CCD的时间表。不过目前来看，很多工业或应用领域基于CCD图像传感器技术仍占据重要地位，在相当长的一段时间内，两者应该是共存的关系。其实，CMOS图像传感器的的优势是能够与图像采集和信号处理等功能集成实现片上系统（SoC），随着机器视觉系统从基于PC的板级式视觉系统向能嵌入更多功能、更小型的智能相机系统发展，CMOS图像传感器必将成为后的赢家。

线阵相机和面阵相机
工业相机根据像元的排列方式可分为线阵相机和面阵相机，线阵、面阵相机都有各自的优点和缺点，适用于不同应用环境。
一文了解“工业相机”
图5 面阵相机（左）与线阵相机（右）
线阵相机，顾名思义是被测视野呈“线”状，它的传感器通常只有一行感光元素，以“线”扫描的方式连续拍照，再合成一张的二维图像。在某些应用中，如高频扫描和高分辨率的场合，相比面阵相机，线阵相机具有特定的优势。举例来说，如图6，检测圆形或柱形物品时，可能需要使用多台面阵相机，才能覆盖到物品的整个表面。但如果我们将物品置于一台线阵相机前面，然后旋转物品，通过这种方式将图像展开，我们可以采集到整个表面的图像。而且，线阵相机也更容易安装到狭小的应用空间，比如在相机通过输送带上的滚轴来查看物品底部的情况。另外，相比传统面阵相机，线阵相机通常也能够提供更高的分辨率。由于线阵相机需要物品进行运动来创建图像，它们通常非常适合用于检测处于连续运动状态的产品。
一文了解“工业相机”
图6 线阵相机能够：（a）展开柱形物品以进行检测；（b）将视觉系统安装到空间狭小的应用环境中；（c）满足高分辨率检测要求；（d）检测处于连续运动状态的物品
相比线阵相机，面阵相机是以“面”为单位来进行图像采集，面阵相机的传感器拥有更多的感光像素，以矩阵排列。面阵相机可以一次性获取完整的目标图像，比线阵相机具有更快的检测速度。大多数常见的检测相机都基于面阵扫描，包括测量面积、形状、尺寸、位置，甚至温度，不过面阵相机每行的信息没有线阵多，帧幅率有限。相机像素通常用万为单位表示，以矩阵排列，比如1百万像素相机的像素矩阵为W x H（宽 x 高）=1000 x 1000。相机的分辨率是指一个像素表示实际物体的大小，用um x um表示，数值越小，分辨率越高。分辨率是由选择的镜头焦距决定的，同一种相机，选用不同焦距的镜头，分辨率就不同，如图7。在表现图像细节方面，不是由相机的像素多少来决定的，而是由分辨率决定的。同等分辨率条件下，像素越多，可以成像的区域面积越大。虽然清晰度并不是由像素决定，但是像素大的相机，可以减少拍照次数，从而提高了速度。

工业相机接口标准详解
工业相机还被称作工业摄像头、工业摄像机、工业照相机等等。从其芯类型中被分为工业CCD相机和工业CMOS相机，从其信号种类里又分为工业模拟相机、工业数字相机。工业相机已经被广泛应用于工业生产线在线检测、智能交通,机器视觉,科研,军事科学,航天航空等众多领域。
目前，市面上也出现了越来越多的工业相机，相机厂商都给出了大量的相机参数，比如：相机接口、芯片类型、量子效应、帧率等。一般非行业内人士，在面对这些参数时往往会无所适从。根据长期的相机使用经验，朗锐智科为大家总结出目前使用比较广泛的工业相机接口知识！
工业相机数据传输接口方式有很多种，包括CoaxPress、CameraLink接口、USB接口、Gige接口等。
工业相机接口标准详解
（1）Camera Link接口。
1、需要单的CameraLink接口，不便携，导致成本过高。
2、Camera Link接口的相机，实际应用中比较少。
3、传输速度是目前的工业相机中快的一种总线类型。一般用于高分辨率高速面阵相机，或者是线阵相机上。
4、传输距离近。
（2）USB2.0接口
1、USB2.0接口的工业相机，是早应用的数字接口之一，开发周期短，成本低廉，是目前为普通的类型。
2、所有电脑都配置有USB2.0接口，方便连接，不需要采集卡；缺点是其传输速率较慢，理论速度只有480Mb（60MB）。
3、传输速率低，糟糕的协议（Bulk-OnlyTransport(BOT)协议）与编码方式，数据只有30MB/S左右。
4、在传输过程中CPU参与管理，占用及消耗资源较大。
5、USB2.0接口不稳定，相机通常没有坚固螺丝，因此在经常运动的设备上，可能会有松动的危险。
6、传输距离近，信号容易衰减。
（3）USB3.0接口
1、USB 3.0的设计在USB 2.0的基础上新增了两组数据总线，为了向下兼容，USB 3.0保留了USB 2.0的一组传输总线。
2、在传输协议方面，USB3.0除了支持传统的BOT协议，新增了USB Attached SCSI Protocol（USAP），可以完全发挥出5Gbps的高速带宽优势。
3、由于总线标准是近几年才发布，所以协议的稳定性同样让人担心。
4、传输距离问题，依然没有得到解决。
（4）GIGE千兆网接口
1、千兆网协议稳定。
2、千兆网接口的工业相机，是近几年市场应用的。使用方便，连接到千兆网卡上，即能正常工作。
3、需要注意一些的细节，如早期的NI的软件，可能对千兆网卡的芯片有要求，需要使用INTEL的芯片才可以正常驱动GIGE相机，而使用如Realtek的芯片网卡，就无法响应。
4、在千兆网卡的属性中，也有与1394中的Packet Size类似的巨帧。设置好此参数，可以达到更理想的效果。
5、传输距离远，可传输100米。
6、可多台同时使用，CPU占用率小。

工业相机行业的产业链覆盖
目前大多数工业相机都采用GbE介面，除了成本低廉外，容易与工业电脑介接，组成庞大复杂的自动化系统也是其优势。搭载USB3.0的工业相机也因为同样的理由，而在市场上越来越受到欢迎。
至于智能相机，本质上已经是一台迷你型工业电脑。以朗锐智科的PCM-6410工业相机为例，除了光学、影像感测器、数位讯号处理器等相机的元素外，该相机还搭载第7代英特尔®酷睿™处理器，可以直接在相机上执行各种视觉演算法。这种智能相机具备体积小、部署简单的优势，适合用在小规模自动化系统，或是与机器手臂结合，引导机器手臂作业。
工业相机主要包括镜头、感光传感器、网络芯片编码器、滤光片等。目前镜头厂商主要有：富士能、施耐德、卡尔蔡司、东正光学、普密斯;CMOS/CDD的生产厂商有日本索尼、日本松下、美国Aptina;网络芯片编码器生产厂商有：华为海思、美国TI、台湾智源、NXP等;而整机厂商有：中国海康、大华、云从、大恒等，国外Sony、BASLER、BAUMER等。