工业相机的丢帧问题分析
影响工业相机丢帧现象的主要因素并非传输接口(如USB、1394、GigE或CameraLink),而是设计不良的驱动程序或工业相机硬件。
设计不良的工业相机可能导致数据通道堵塞,无法及时处理图像数据,从而迫使丢弃新获取的图像或前一张图像。
解决这一问题需要设计人员对驱动程序和工业相机硬件的数据传输环节进行精细的设计优化。
工业相机的输入输出接口
机器视觉检测技术中,工业相机常见的输入输出接口包括:
- CameraLink
- IEEE1394
- USB2.0
- Ethernet
- USB3.0
根据被测物尺寸和精度选择CCD相机和工业镜头
镜头选择原则
- 与相机芯片的尺寸匹配
- 与相机的接口类型(C接口、CS接口或其他接口)相符
CCD相机选择考虑因素
- 视频特点(点频、行频)
- 工作模式(连续、触发、控制、异步复位、长时间积分)
- 视频参数调整及控制方式(手动、RS232)
- 注意:linch=16mm,而不是25.4mm
CCD相机与CMOS相机的区别
光电转换原理
CCD和CMOS图像传感器的光电转换原理相同,但信号读出过程不同。
信号读出方式
- CCD:一个或少数几个输出节点统一读出,信号输出一致性好
- CMOS:每个像素都有独立的信号放大器,各自进行电荷-电压转换,信号输出一致性较差
功耗
CCD要求输出放大器信号带宽较宽,功耗比CMOS高。
噪声
CMOS图像传感器中数以百万的放大器不一致性会导致较高的固定噪声,这是相对于CCD的固有劣势。
制造工艺
- CCD:集成在半导体单晶材料上,工艺复杂,仅少数厂商能生产
- CMOS:集成在金属氧化物半导体材料上,工艺与半导体集成电路生产工艺相同,成本相对较低
集成度
- CCD:需要多个外部元件(地址译码器、模拟转换器、图像信号处理器)和电源,集成度较低
- CMOS:将图像信号放大器、读出电路、A/D转换器、图像信号处理器和控制器集成在一块芯片上,集成度很高
读出速度
- CCD:逐个光敏输出,速度较慢
- CMOS:有多个电荷-电压转换器和行列开关控制,读出速度快
图像质量
- CCD:采用PN结或二氧化硅隔离层隔离噪声,成像质量相对较好
- CMOS:元件间距较近,干扰较严重,噪声对图像质量影响较大
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