高速相機(jī)是工業(yè)相機(jī)的一種，一般高速相機(jī)指的是數(shù)字工業(yè)相機(jī)，其一般安裝在機(jī)器流水線上代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷，通過(guò)數(shù)字圖像攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專(zhuān)用的圖像處理系統(tǒng)。

高速相機(jī)，相比起普通相機(jī)，高速相機(jī)具有高圖像穩(wěn)定性、高傳輸能力和高抗干擾能力等。

原理

市面上工業(yè)相機(jī)大多是基于CCD（Charge Coupled Device）或CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）芯片的相機(jī)。CCD是機(jī)器視覺(jué)最為常用的圖像傳感器。它集光電轉(zhuǎn)換及電荷存貯、電荷轉(zhuǎn)移、信號(hào)讀取于一體，是典型的固體成像器件。CCD的突出特點(diǎn)是以電荷作為信號(hào)，而不同于其它器件是以電流或者電壓為信號(hào)。這類(lèi)成像器件通過(guò)光電轉(zhuǎn)換形成電荷包，而后在驅(qū)動(dòng)脈沖的作用下轉(zhuǎn)移、放大輸出圖像信號(hào)。典型的CCD相機(jī)由光學(xué)鏡頭、時(shí)序及同步信號(hào)發(fā)生器、垂直驅(qū)動(dòng)器、模擬/數(shù)字信號(hào)處理電路組成。CCD作為一種功能器件，與真空管相比，具有無(wú)灼傷、無(wú)滯后、低電壓工作、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。CMOS圖像傳感器的開(kāi)發(fā)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代初，90年代初期，隨著超大規(guī)模集成電路(VLSI)制造工藝技術(shù)的發(fā)展，CMOS圖像傳感器得到迅速發(fā)展。CMOS圖像傳感器將光敏元陣列、圖像信號(hào)放大器、信號(hào)讀取電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、圖像信號(hào)處理器及控制器集成在一塊芯片上，還具有局部像素的編程隨機(jī)訪問(wèn)的優(yōu)點(diǎn)。CMOS圖像傳感器以其良好的集成性、低功耗、高速傳輸和寬動(dòng)態(tài)范圍等特點(diǎn)在高分辨率和高速場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。

任何東西分類(lèi)一定有它自己的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)相機(jī)也不例外，按照芯片類(lèi)型可以分為CCD相機(jī)、CMOS相機(jī)；按照傳感器的結(jié)構(gòu)特性可以分為線陣相機(jī)、面陣相機(jī)；按照掃描方式可以分為隔行掃描相機(jī)、逐行掃描相機(jī)；按照分辨率大小可以分為普通分辨率相機(jī)、高分辨率相機(jī)；按照輸出信號(hào)方式可以分為模擬相機(jī)、數(shù)字相機(jī)；按照輸出色彩可以分為單色（黑白）相機(jī)、彩色相機(jī)；按照輸出信號(hào)速度可以分為普通速度相機(jī)、高速相機(jī)；按照響應(yīng)頻率范圍可以分為可見(jiàn)光（普通）相機(jī)、紅外相機(jī)、紫外相機(jī)等。

高速相機(jī)一般采用CameraLink接口，也有采用USB 3.0接口的.CameraLink接口需要在電腦機(jī)箱內(nèi)安裝專(zhuān)用的采集卡;而USB 3.0接口則無(wú)需專(zhuān)用采集卡,因此使用更方便,筆記本電腦連接也很方便.

選擇

做圖像處理,處理的對(duì)像是從工業(yè)相機(jī)來(lái)的圖像，所以，工業(yè)相機(jī)的選擇是不可缺少而且非常重要的一步。

首先要弄明白的是自己的檢測(cè)任務(wù)，是靜態(tài)拍照還是動(dòng)態(tài)拍照、拍照的頻率是多少、是做缺陷檢測(cè)還是尺寸測(cè)量或者是定位、產(chǎn)品的大小（視野）是多少、需要達(dá)到多少精度、所用軟件的性能、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況如何、有沒(méi)有其它的特殊要求等。如果是動(dòng)態(tài)拍照，運(yùn)動(dòng)速度是多少，根據(jù)運(yùn)動(dòng)速度選擇最小曝光時(shí)間以及是否需要逐行掃描的相機(jī)；而相機(jī)的幀率（最高拍照頻率）跟像素有關(guān)，通常分辨率越高幀率越低，不同品牌的工業(yè)相機(jī)的幀率略有不同；根據(jù)檢測(cè)任務(wù)的不同、產(chǎn)品的大小、需要達(dá)到的分辨率以及所用軟件的性能可以計(jì)算出所需工業(yè)相機(jī)的分辨率；現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境最要考慮的是溫度、濕度、干擾情況以及光照條件來(lái)選擇不同的工業(yè)相機(jī)。

舉例說(shuō)明：如我們的檢測(cè)任務(wù)是尺寸測(cè)量，產(chǎn)品大小是18mm*10mm，精度要求是0.01mm，流水線作業(yè)，檢測(cè)速度是10件/秒，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境是普通工業(yè)環(huán)境，不考慮干擾問(wèn)題。首先我們知道是流水線作業(yè)，速度比較快，因此選用逐行掃描相機(jī)；視野大小我們可以設(shè)定為20mm*12mm（考慮每次機(jī)械定位的誤差，將視野比物體適當(dāng)放大），假如我們能夠取到很好的圖像（比如可以打背光），而且我們軟件的測(cè)量精度可以考慮1/2亞像素精度，那么我們需要的相機(jī)分辨率就是20/0.01/2=1000pixcel（像素），另一方向是12/0.01/2=600pixcel，也就是說(shuō)我們相機(jī)的分辨率至少需要1000*600pixcel，幀率在10幀/秒，因此選擇1024*768像素（軟件性能和機(jī)械精度不能精確的情況下也可以考慮1280*1024pixcel），幀率在10幀/秒以上的即可。

一般高速相機(jī)指的是數(shù)字工業(yè)相機(jī)，其一般安裝在機(jī)器流水線上代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷，通過(guò)數(shù)字圖像攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專(zhuān)用的圖像處理系統(tǒng)，圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)檢測(cè)、制藥、印刷、電子、電氣制造、以及更高要求的行業(yè)。

應(yīng)用領(lǐng)域

1、工業(yè)領(lǐng)域，如開(kāi)發(fā)金屬材料及樹(shù)脂材料時(shí)，用來(lái)觀察材料受到?jīng)_擊時(shí)內(nèi)部裂紋產(chǎn)生的方向、狀態(tài)等，可用來(lái)分析材料被破壞時(shí)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)；

2、體育項(xiàng)目上，如捕捉棒球及高爾夫球擊球時(shí)球的狀態(tài)、與空氣產(chǎn)生的阻力等等，

3、包裝和標(biāo)簽行業(yè)的印刷過(guò)程中，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)到高速印刷中非常細(xì)微的印刷缺陷。發(fā)現(xiàn)印刷缺陷可以為生產(chǎn)提供有價(jià)值的信息，以便在生產(chǎn)過(guò)程中采取措施，減少最終的損失。各種印刷中常見(jiàn)的缺陷如劃痕、灰塵、漏印、墨痕和褶皺等都可以輕松被檢測(cè)出來(lái)。不但提高投資回報(bào)和減少?gòu)U品發(fā)出，更提高了客戶(hù)滿(mǎn)意度和信任度。

4、在開(kāi)發(fā)產(chǎn)品和驗(yàn)證產(chǎn)品等方面，數(shù)字工業(yè)相機(jī)對(duì)被攝物的大小沒(méi)有限制，根據(jù)鏡頭的條件，既可拍攝一般物質(zhì)，也可用于顯微鏡攝影。

該產(chǎn)品提供SDK和Demo程序源碼，可以很靈活的進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

5、軍事領(lǐng)域：火藥爆破分析.彈道分析.炸藥爆炸，子彈出膛，火箭發(fā)射.煙火分析，防御裝置設(shè)計(jì)，撞擊分析，武器機(jī)械運(yùn)動(dòng)分析，火藥點(diǎn)火過(guò)程，飛行分析，穿甲過(guò)程分析，槍火分析等

6、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng).高分辨率高速顯微鏡成像.細(xì)胞高速成像；生物力學(xué)；生物運(yùn)動(dòng)分析；動(dòng)物仿真學(xué)；動(dòng)物動(dòng)作分析；人體步態(tài)分析；昆蟲(chóng)或鳥(niǎo)類(lèi)翅膀運(yùn)動(dòng)；康復(fù)物理治療.細(xì)胞、瓣膜運(yùn)動(dòng)、出血觀察；吞咽、呼吸道鞭毛運(yùn)動(dòng).汽車(chē)測(cè)試領(lǐng)域：安全氣囊分析；機(jī)器人動(dòng)作分析；擺臂分析；撞擊試驗(yàn)；結(jié)構(gòu)分析；防護(hù)裝置性能測(cè)試；氣缸噴流

7、體育運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域：仿真設(shè)備測(cè)試；運(yùn)動(dòng)動(dòng)作姿態(tài)分析；沖線瞬間拍攝；羽毛球，網(wǎng)球，田徑運(yùn)動(dòng)，兵乓球動(dòng)作姿態(tài)分析；高爾夫動(dòng)作；體育運(yùn)動(dòng)輔助訓(xùn)練

8、影視制作領(lǐng)域：動(dòng)畫(huà)制作；廣告攝影；電視電影；動(dòng)畫(huà)特效；

9、能源化工領(lǐng)域：氣相流，粒子測(cè)速系統(tǒng)；化學(xué)結(jié)晶過(guò)程；噴流，噴霧流體分析，燃燒過(guò)程；火焰分析；微通道流；

10、其他專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域：跌落試驗(yàn)；振動(dòng)分析；沖擊分析；焊接；繞線；切削；壓膜成型.印刷分析；瓶蓋測(cè)試；煙草機(jī)械；運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作分析或故障診斷，產(chǎn)品研發(fā)測(cè)試、力學(xué)彈性分析，放電分析等

11、高速粒子成像測(cè)速；瞬間物理現(xiàn)象；高速碰撞研究；顯微高速成像；汽車(chē)碰撞測(cè)試；材料測(cè)試；張力測(cè)試；顯微鏡學(xué)；氣囊膨脹實(shí)驗(yàn)；快速流體觀測(cè)；噴霧成像分析；流體力學(xué)；燃料注入；電閘放電；燃燒過(guò)程分析;半導(dǎo)體質(zhì)量控制;自然界和醫(yī)學(xué)上的快速成像研究;彈道學(xué)；超慢動(dòng)作電影剪切；高速生物學(xué)現(xiàn)象觀測(cè)（肌肉收縮）；交通控制等等

產(chǎn)品特點(diǎn)

1、高速LVDS數(shù)字工業(yè)相機(jī)具有分辨率高、圖像質(zhì)量好,分辨率可達(dá)1280 x 1024、1600 x 1200、

2048×1536、2592×1944數(shù)字面陣CMOS感光芯片；

2、LVDS數(shù)據(jù)輸出,圖像穩(wěn)定，色彩還原性好，比USB2.0速度更快；

3、所有均經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試,體積小,安裝方便；

4、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭接口(CS及C口)；

5、允許外觸發(fā),曝光時(shí)間可控；

6、采用5V供電，功耗小；

7、2000/XP、環(huán)境下的開(kāi)發(fā)工具及演示程序，支持VC、VB、C++Builder、Delphi SDK。

審核編輯黃昊宇