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工业机器视觉:图像采集设备

【摘要】:图像采集设备包括摄像装置、图像采集卡和光源等。图1-7镜头摄像装置与电脑的连接一般通过专用图像采集卡、网口、VGA连接线、IEEE1394接口或USB接口来进行,如图1-8所示。台式计算机在使用IEEE1394接口的数码图像装置进行图像输入时,如果主板上缺少IEEE1394接口,则需要另配一枚IEEE1394图像采集卡。不同于USB接口,IEEE1394接口的图像采集帧率比较稳定,一般不受计算机配置影响,而USB接口的图像采集帧率受计算机性能影响较大。

图像采集设备包括摄像装置、图像采集卡和光源等。目前图像采集设备大多都是采用数码摄像装置,其种类众多,包括PC(Personal Computer)摄像头、工业摄像头、监控摄像头、扫描仪摄像机手机等。

镜头是摄像装置的关键部件,如图1-7所示。镜头相当于人眼的晶状体,焦距越小,近处看得越清楚;焦距越大,远处看得越清楚。对于一般的摄像设备,镜头的焦距是固定的,PC摄像头、监控摄像头等常用摄像设备镜头的焦距为4—12 mm;对于工业应用和科学仪器,既有定焦镜头,也有调焦镜头。

图1-7 镜头

摄像装置与电脑的连接一般通过专用图像采集卡、网口(在工业领域目前最流行)、VGA连接线、IEEE1394接口或USB接口来进行,如图1-8所示。计算机的主板上一般都配备USB 接口,有些便携式计算机除了USB 接口之外,还带有IEEE1394接口。台式计算机在使用IEEE1394接口的数码图像装置进行图像输入时,如果主板上缺少IEEE1394接口,则需要另配一枚IEEE1394图像采集卡。不同于USB接口,IEEE1394接口的图像采集帧率比较稳定,一般不受计算机配置影响,而USB接口的图像采集帧率受计算机性能影响较大。现在,随着计算机和USB接口性能的不断提高,一般数码设备都趋向于采用USB接口,IEEE1394接口则多用于高性能摄像设备。对于那些特殊的高性能工业摄像头,如采集帧率为每秒一千多帧的摄像头,一般都使用自带配套的图像采集卡。

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图1-8 接口

在室内生产线上进行图像检测,光源也必不可少。根据检测对象的状态来选择适当的光源,不仅可以减轻软件开发难度,也可以提高图像处理速度。图像处理的光源一般需要直流电光源,特别是在高速图像采集时,如果是交流电光源则会产生图像亮暗变化的闪烁现象。直流光源一般采用发光二极管LED(Light Emitting Diode),根据具体使用情况做成圆环形、长方形、正方形、长条形等不同形状,如图1-9所示。目前市场上也有专门开发和销售图像处理专用光源的公司,这些光源价格从几百元到几万元不等。

图1-9 不同形状的光源