機器視覺應用的攝像頭設計

高質量透鏡與感應器質量同等重要。攝像頭是一種電子光學系統，需要光學元件和電子元件協作生成圖像。圖像模糊問題通常是由透鏡選擇不當造成的。最佳透鏡尺寸和形狀取決于焦距，不過對較小的對象距離來說，一般使用C 座透鏡。如果攝像頭需要在高反射環境條件下工作，那么最好選用抗反射膜透鏡。整體攝像頭的視野覆蓋面取決于所需視野的區域、工作距離和透鏡。

透鏡設計／選擇的另一關鍵參數就是最終對象分辨率（單位為毫米或密耳，即千分之一英寸）。

如果攝像頭用于測量生產環境下的對象尺寸，需考慮以下幾個重要參數：

1 視野

2 感應器分辨率（像素數量）

3 圖像質量

4 視覺工具精確度

例如，如果采用 IBIS5-1300 感應器（130 萬像素，分辨率為1280(h) X 1024 (v)），工具的精確度為十分之一像素，那么 5 英寸寬、4 英寸高的對象在6英寸 FOV 水平方向上精確度可達到 0.0004 英寸。

分辨率：根據視野和最終掃描對象的圖像粒度，一般使用 VGA 到百萬像素陣列標準。

靈敏度：單色或彩色：大多數檢查應用可采用單色感應器生成灰度級。典型的應用包括條形碼閱讀器、指紋掃描儀、制造設備的尺寸測量等。

如果質量和生產控制中需要掌握對象的色彩信息，則使用彩色感應器，如辣椒或蘋果的分級和分類等。感應器的24位彩色數據可捕獲 1740 萬種不同的色彩。

感應器的參數和選擇：

就機器視覺應用而言，感應器和攝像頭需要支持多種不同的分辨率和幀速率。如果感應器支持可編程特性，那么就能針對各種機器視覺應用增加更多通用攝像頭設計。通常支持的特性包括：

* 窗口和分辨率選擇

* 用戶可對高幀速率進行編程

* 標準電氣 CMOS 接口

* 低感應器暗漏電流

* 寬動態范圍

必須在工業操作環境內確保可靠性和感應器性能。設備應當是工業級的，通常在 0 至 80 攝氏度之間操作。

應用：

* 引導：采用機器人抓放技術的設備系統

* 檢查：紋理、表面、商標、組裝

* 測量：產品部件的物理尺寸、組裝部件尺寸

* 識別：抓放設備、機器人技術、讀取字符、讀取代碼

賽普拉斯半導體為圖像感應器提供了高幀速率和用戶可選的參數，同時能在工業溫度范圍內正常工作，因此可理想地用于機器視覺攝像頭設計。就 IBIS 和 LUPA 系列感應器而言，幀速率在每秒 30 F至 500 F之內。