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MV-D1024E-160-高速工业相机介绍在拍摄高速运动物体或瞬态变化过程时,需要用到高速工业相机。高速工业相机具有很高的拍摄速度,每秒钟可以拍摄几千帧甚至几百万帧,但高速工业相机价格都比较昂贵。对于有些应用,并不需要整个画面达到那么高的拍摄速度,而是画面中的某些部分需要高速拍摄,比如拍摄子弹出膛速度的应用,只需要拍摄子弹所经过区域的高速图像,那么这时候用高速工业相机就有些浪费了。一般来说,高速工业相机分为一体式高速工业相机和在线式高速工业相机两种。所谓一体式高速工业相机,是指高速工业相机自带高速内存,拍摄的图像直接保存在工业相机自带的内存中,在拍摄完成后再下载到计算机中进行处理。这种高速工业相机的拍摄速度比较高,一般可以达到每秒钟几千帧,上万帧,甚至几十万帧。随着CMOS工业相机技术的发展,以及计算机接口传输速度的提高,另外一种类型的高速工业相机越来越引起人们的重视,这就是在线式高速工业相机。在线式高速工业相机由CMOS高速工业相机、高速图像采集卡和采集计算机构成,一般在全分辨率工作的情况下,可以达到每秒钟500帧。一体式高速工业相机的厂商很多,比如美国的RedLake,德国的Optronis,日本的Photron等。这些厂家提供的高速工业相机都比较昂贵。相对于一体式高速工业相机,在线式高速工业相机在价格上具有很大的优势。在线式高速工业相机由CMOS高速工业相机,高速图像采集卡和计算机三大部分组成,如图:在线式高速工业相机由于受到计算机接口速度的限制,其在全分辨率拍照时,能达到的最高速度受到很大的限制。目前市面上采用Camera Link Full接口的工业相机能达到每秒钟500帧的速度,如意大利Tattile的Tapix MBM1300500,该工业相机的分辨率为1280*1024像素,采用Camera Link Full接口,最高帧速为每秒钟500帧。瑞士Photonfocus公司也提供高速CMOS工业相机,如MV-D1024E-160-CL-12,该工业相机的分辨率为1024*1024像素,采用Camera Link Base接口,最高帧速为每秒150帧。由于采用了工业相机内置的图像校正算法,Photonfocus的CMOS工业相机能获得更高质量的图像,其图像采样精度能达到12bit。在线式高速工业相机虽然在全分辨率的情况下,没有一体式高速工业相机的拍摄速度快,但对某些只需要高速传输整个图像中的一部分的应用,在线式高速工业相机提供了物美价廉的另一种选择。Photonfocus公司的CMOS工业相机采用特殊的数据读出总线,当选取图像中的一部分区域(Rigon Of Interest,简称ROI)时,可在横向和纵向两个方向提高图像传输速度,而其他厂商的CMOS工业相机,当选取ROI时,只有当纵向上的像素变小时,才能提供传输速度。下表是MV-D1024E-160-CL-12在不同分辨率下的拍摄速度:分辨率1024X1024752X582512X512640X480320X240256X256160X120128X12864X64帧速150356588505194122416995792716090从上表中可以看出,MV-D1024E-160-CL-12工业相机可以任意设置ROI以获得更高的拍摄速度。下面以拍摄子弹出膛速度来说明该工业相机的超凡功能。以AK-47子弹为例,该子弹的口径为7.62mm,出膛速度大约为800米/秒。在拍摄子弹出膛时,工业相机与枪身垂直,假设我们要达到的测量精度为0.5mm,则子弹在画面纵向所占的像素数为7.62/0.516,所拍摄的视场宽度为1024*0.550厘米。假设按照32*1024来设置ROI,则工业相机能达到的最大拍摄速度为4567帧/秒。子弹以800米/秒的速度通过宽为50厘米的视场所需要的时间为50厘米/(800米/秒)0.6毫秒,则工业相机可以拍摄到4567帧/秒*0.6毫秒3帧。所以采用Photonfocus的高速CMOS工业相机可以完成子弹出膛速度、姿态的图像采集。Photonfocus的MV-D1024E-160工业相机和Silicon Software的ME IV采集卡结合,可获得很高的性能。ME IV采集卡采用全FPGA设计,板上自带高速内存,能保证图像数据传输的流畅性。我们在测试的时候,将工业相机的ROI设置为128*128,曝光时间设置为10微秒,用ME IV可以获取每秒钟约8000帧的采集速度,而用国外某著名品牌的采集卡就不能达到这么高的采集速度。MV-D1024E-160除了有CMOS工业相机的常规功能,如ROI设置以外,它还有自己独一无二的技术特点。这些特点包括MROI、Decimation和Linlog技术。所谓MROI就是在一个图像中可以最多设置16个ROI,这些ROI组合在一起作为一幅完整的图像输出。比如我们在做PCB检查的时候,并不需要把整个PCB板图都传回计算机处理,只需要把一些重要芯片的焊点位置传回去就可以了,这样MROI就派上了用场。使用MROI,可以极大地降低图像数据的大小,大大提高图像拍摄的帧速,从而提高PCB板的检测速度。所谓Decimation,就是可在工业相机内部实现整个图像的抽样采样,比如我们可以在图像的横向和纵向只输出偶数行的像素,这样就相当于把图像缩小为原来的1/4。这种功能可以用于多台工业相机的显示,比如我们希望在屏幕上显示4台工业相机的图像,就可以将每台工业相机的Decimation设为2,则每台工业相机只传回缩小为1/4的图像,就可以把4台工业相机的图像同时显示在屏幕上。Linlog技术是Photonfocus的专利技术。我们知道,CMOS工业相机和CCD工业相机的图像灰度输出值都是与光照度成线性关系的,一幅图像中最亮与最暗像素的比值叫做图像的动态范围。一般来说,采用线性响应的CCD工业相机的动态范围为70dB左右,CMOS工业相机在60dB左右。对于某些应用,如激光焊接,其图像中的最亮和最暗部分的比值超过1百万倍,即120dB,远远超过CCD工业相机和常规CMOS工业相机的动态范围。Linlog技术就是在一台工业相机中集成了线性响应和对数响应,在低照度区域采用线性响应,在高亮区域采用对数响应,从而大大提高了图像的动态范围。并且Linlog技术解决了常规对数响应工业相机的很多缺陷,如线性响应和对数响应转折点处的图像对比度降低,没有全局快门等,使其更好地适合高速高动态领域的应用。综上所述,采用Photonfocus的高速工业相机和Siliconsoftware的高速采集卡,可以完成常规的高速图像的拍摄和存储。Photonfocus的高速工业相机主要适合以下应用:1. 高速运动物体的跟踪2. 同时检测物体的不同区域(MROI)3. 工业检测(激光焊接、激光检测、PCB检测)4. 运动分析5. 科学研究北京科天健图像技术有限公司是瑞士Phtonfocus公司、德国Optronis公司在中国大陆及香港地区的独家代理。北京科天健图像技术有限公司专注于工业相机和机器视觉领域,主要代理的产品有高速CMOS工业相机、一体式高速工业相机、CCD工业相机、高端FPGA图像采集卡。公司自研产品曝光高速频闪灯、多台工业相机同步控制器。同时,公司还根据客户的需要,量身定制机器视觉解决方案。更多详细信息请参考公司网站:www.rocketech.com.cn或联系:电话:010-82780977EMAIL:yjjrocketech.com.cn
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