不得不知道的事： 二十三个工业镜头专业术语---徕深科技

    机器视觉检测系统采用CCD照相机将被检测的目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，机器视觉系统中，镜头相当于人的眼睛，其主要作用是将目标的光学图像聚焦在图像传感器（相机）的光敏面阵上，那么机器视觉工业镜头的相关专业术语我们不得不了解：

一、失真

可分为枕形失真和桶形失真，如下图示：

二、电视失真

实际边长的歪曲形状与理想的形状的百分比算出的值。

三、光学倍率

四、监视放大

计算方法：

例：VS-MS1＋10x镜头 1/2” CCD 照相机, 14”监视器上的成像

0.1mm的物体在监视器得到的是44.45mm的成像

※有时根据TV监视器的扫描状态，以上的简易计算将有一些变化。

五、解析度

表示了所能见到了2点的间隔0.61x 使用波长(λ)/ NA=解析度(μ)

以上的计算方法理论上可以计算出解析度，但不包括失真。

※使用波长为550nm

六、解像力

１mm中间可以看到黑白线的条数。单位（lp）/mm.

七、MTF（Modulation Transfer Function）

成像时再现物体表面的浓淡变化而使用的空间周波数和对比度。

八、工作距离（Working Distance）

镜头的镜筒到物体的距离

九、O/I（Object to Imager）

物像间距离即物体到像间的长度。

十、成像圈

成像尺寸φ，要输入相机感应器尺寸。

十一、照相机 Mount

C-mount: 1" diameter x 32 TPI: FB: 17.526mm

CS-mount: 1" diameter x 32 TPI: FB: 12.526mm

F-mount: FB:46.5mm

M72-Mount: FB 厂家各有不同

十二、视野 (FOV)

视野指使用照相机以后看到的物体侧的范围

照相机有效区域的纵向长度（V）/光学倍率（M）＝视野（V）

照相机有效区域的横向长度（H）/光学倍率（M）＝视野（H）

＊技术资料上的视野范围是指由光源及有效区域的一般数值计算出来的值。

照相机有效区域的纵向长度（V）or（H）=照相机一个画素的尺寸×有効画素数（V）or（H）来计算。

十三、景深

景深是指成像后物体的距离。同样，照相机侧的范围称为焦点深度。具体的景深的值多少略有不同。

十四、焦距 (ｆ)

ｆ（Focal Length）光学系的后主点（H2）到焦点面的距离。

十五、FNO

镜头从无限远时，亮度表示的数值，值越小越亮。FNO=焦距/入射孔径或有効口径=f/D

十六、实效F

有限距离时镜头的明亮度。

实效F = (1 +光学倍率) x F#

实效F = 光学倍率 / 2NA

十七、NA（Numerical Aperture）

物体侧的 NA = sin u x n

成像侧的NA' = sin u'x n'

如下图所示 入社角度 u, 物体侧折射率n, 成像侧的折射率' n'

NA = NA' x 放大率

十八、边缘亮度

相对照度是指ZY的照度与周边的照度的百分比。

十九、远心镜头

主光线与镜头光源平行的镜头。有物体侧的远心，成像侧的远心，两侧的远心行头等方式。

二十、远心

Telecentricity是指物体的倍率误差。倍率误差越小，Telecentricity越高。

Telecentricity有各种不同的用途，在镜头使用前，把握Telecentricity很重要。远心镜头的主光线与镜头的光轴平行，

Telecentricity不好，远心镜头的使用效果就不好；Telecentricity可以用下图进行简单的确认。

二十一、景深 (DOF)

景深（Depth of Field）可以用以下的计算式计算出来：

景深 = 2 x Permissible COC x 实效F / 光学倍率2 = 允许误差值 / (NA x 光学倍率)

(使用的是0.04mm的Permissible COC)

二十二、通风盘及解析度

    Airy Disk是指通过没有失真的镜头在将光集中一点时，实际上形成的是一个同心圆。这个同心圆就叫做Airy Disk。Airy Disk的半径r可以通过以下的计算公式计算出来。这个值称为解析度。ｒ= 0.61λ/NA Airy Disk的半径随波长改变而改变，波长越长，光越难集中于一点。 例：NA0.07的镜头 波長550nm r=0.61*0.55/0.07=4.8μ

二十三、 MTF 及解析度

     MTF（Modulation Transfer Function) 是指物体表面的浓淡变化，成像侧也被再现出来。表示镜头的成像性能，成像再现物体的对比度的程度。测试对比性能，用的是具有特定空间周波数的黑白间隔测试。空间周波数是指１mm的距离浓淡变化的程度。

　图1所示，黑白矩阵波，黑白的对比度为.这个对象被镜头摄影后，成像的对比度的变化被定量化。基本上，不管什么镜头，都会出现对比度降低的情况。Z终对比度降低至0%。，不能进行颜色的区别。

　图2、3显示了物体侧与成像侧的空间周波数的变化。横轴表示空间周波数，纵轴表示亮度。物体侧与成像侧的对比度由A、B计算出来。MTF由A,B的比率计算出来。

　解析度与MTF的关系：解析度是指2点之间怎样被分离认识的间隔。一般从解析度的值可以判断出镜头的好坏，但是实际是MTF与解析度有很大的关系。图4显示了两个不同镜头的MTF曲线。镜头a 解析度低但是具有高对比度。镜头b对比度低但是解析度高。

    镜头的选择过程，是将镜头各项参数逐步明确化的过程。作为成像器件，镜头通常与光源、相机一起构成一个完整的图像采集系统，因此镜头的选择受到整个系统要求的制约。一般地可以按以下几个方面来进行分析考虑：

一、波长、变焦与否

    镜头的工作波长和是否需要变焦是比较容易先确定下来的，成像过程中需要改变放大倍率的应用，采用变焦镜头，否则采用定焦镜头就可以了。

关于镜头的工作波长，常见的是可见光波段，也有其他波段的应用。是否需要另外采取滤光措施？单色光还是多色光？能否有效避开杂散光的影响？把这几个问题考虑清楚，综合衡量后再确定镜头的工作波长。

二、特殊要求优先考虑

    结合实际的应用特点，可能会有特殊的要求，应该先予明确下来。例如是否有测量功能，是否需要使用远心镜头，成像的景深是否很大等等。景深往往不被重视，但是它却是任何成像系统都必须考虑的。

三、工作距离、焦距

    工作距离和焦距往往结合起来考虑。一般地，可以采用这个思路：先明确系统的分辨率，结合CCD像素尺寸就能知道放大倍率，再结合空间结构约束就能知道大概的物像距离，进一步估算镜头的焦距。所以镜头的焦距是和镜头的工作距离、系统分辨率（及CCD像素尺寸）相关的。

四、像面大小和像质

    所选镜头的像面大小要与相机感光面大小兼容，遵循“大的兼容小的”原则——相机感光面不能超出镜头标示的像面尺寸——否则边缘视场的像质不保。

像质的要求主要关注MTF和畸变两项。在测量应用中，尤其应该重视畸变。

五、光圈和接口

镜头的光圈主要影响像面的亮度。但是现在的机器视觉中，Z终的图像亮度是由很多因素共同决定的：光圈、相机增益、积分时间、光源等等。所以为了获得必要的图像亮度有比较多的环节供调整。

镜头的接口指它与相机的连接接口，它们两者需匹配，不能直接匹配就需考虑转接。

六、镜头的其它类别：

    线阵镜头：配合线阵相机使用的镜头。采用扫描式的工作方式，需要镜头与目标相对运动，每次曝光成像一条线，多次曝光组成一幅图像。线阵扫描成像的特点：CCD线阵方向的图像分辨率固定，而在目标的运动方向上，空间采样频率与运动的相对速度有关。

    从成像的角度讲，线阵镜头和其它类型的镜头并没有本质的差异。只是对镜头的使用方式不同而已。

    显微镜头：为了看清目标的细节特征，显微镜头一般使用在高分辨率的场合。它们基本的特点是工作距离短，放大倍率高，视场小。

    远心镜头：物方主光线平行于光轴主光线的会聚ZX位于物方无限远，称之为物方远心光路。作用：可以消除物方由于调焦不准确带来的测量误差。

    随着人力成本的日渐提供，越来越多的企业需要降低生产成本，提高企业竞争力，迫于这样的需求，生产自动化系统得到了更多的应用和推广，今天我们一起来了解下电气自动化控制专业术语。

一、I/O点

    在讨论控制系统的时候，I/O点是Z经常听到的一个术语。它是指输入/输出点，I代表INPUT，指输入，O代表OUTPUT，指输出。输入/输出都是针对控制系统而言，输入指从仪表进入控制系统的测量参数，输出指从控制系统输出到执行机构的参量，一个参量叫做一个点。一个控制系统的规模有时按照它Z大能够控制的I/O点的数量来定的。

二、模拟量和开关量

    在控制系统中，另一个常见的术语就是模拟量和开关量。不论输入还是输出，一个参数要么是模拟量，要么是开关量。模拟量指控制系统量的大小是一个在一定范围内变化的连续数值，比如温度，从0-100度，压力从0-10MPA，液位从1-5米，电动阀门的开度从0-，等等，这些量都是模拟量。而开关量指该物理量只有两种状态，如开关的导通和断开的状态，继电器的闭合和打开，电磁阀的通和断，等等。对控制系统来说，由于CPU是二进制的，数据的每位有“0”和“1”两种状态，因此，开关量只要用CPU内部的一位即可表示，比如，用“0”表示开，用“1”表示关。而模拟量则根据精度，通常需要8位到16为才能表示一个模拟量。Z常见的模拟量是12位的，即精度为2-12，Z高精度约为万分之二点五。当然，在实际的控制系统中，模拟量的精度还要受模拟/数字转换器和仪表的精度限制，通常不可能达到这么高。

三、节制回路

    通常是针对模拟量的控制来说，一个控制器根据一个输入量，按照一定的规则和算法来决定一个输出量，这样，输入和输出就形成一个控制回路。控制回路有开环和闭环的区别。开环控制回路，指输出是根据一个参考量而定，输入和输出量没有直接的关系。而闭环回路则将控制回路的输出再反馈回来作为回路的输入，与该量的设定值或应该的输出值作比较。闭环回路控制又叫反馈控制，是控制系统中Z常见的控制方式。下面介绍几种常规的反馈控制的模式：

1.二位节制

    这是Z简单的反馈控制，有时也叫开关控制。这种控制是当被测量达到Z高值或Z低值的时候，就给出一个开关的信号。虽然被测量可能是模拟量，但控制输出是开关的，所以叫两位控制。在工业现场，有许多温控器和液位开关控制是采用这种方式的。

2.比例节制

    控制器的输出值与被控参数的测量值和设定值或某个参考点的偏差是一个比例关系。比例控制比二位控制要平滑一些，消除了二位控制时会产生的被控量上下振荡的情形。比如，对一个反应罐的液位，如果设定的液位值是2700毫米，当液位降低时，进料管道上的阀门就要增加开度，而液位偏高时，则要将开度减小。增加和减小的比例与液位和设定值的偏差大小成比例关系。

3.积分节制

    在积分控制中，被控变量的值的变化与控制系统输出控制到实际生效的时间有一个预先设定的关系。执行机构的输出是渐渐地达到设定的值的。这种控制方式的产生是由于实际的控制元件和执行机构从给出输出信号到使被控变量达到设定值往往需要一段时间。

4.微分节制

    微分控制通常与比例和积分控制同时使用，由于积分控制有一个滞后，微分控制可以让控制对偏差的反应提前，以免控制系统的反应过于迟钝。微分控制与比例和积分控制同时使用，可以使被控状态更迅速地达到稳定状态，而又不会出现上文出现的振荡现象。

5.PID节制

    在实际的控制系统中，根据实际变量的情况，上述三种控制方式有时只有一种，有时是两种，有时三种同时采用。比例控制用P表示，积分控制用I表示，微分控制用D表示，根据采用的方式，分别称为P控制，PI控制，PID控制。其中，PID控制是控制系统Z常见的控制模式。

6.延时节制

    通常应用在开关量控制的场合，当一个开关状态变化时（比如由“开”变“关”时），控制器的输出动作要延时一段时间才会给出。比如，在生产线常用的接近开关，当工件就位时，接近开关给出信号，下一个滚筒由于和接近开关安装的位置有一段距离，所以通常要延迟几秒才开始滚动。

7.连锁节制

    也是常用于开关控制的场合，比如有三个开关，A、B和C，C开关必须在A和B同时打开的时候，才能够打开；或者当A打开时，C必须打开；这种关系就是连锁控制。在工业现场中，尤其是在涉及安全控制的场合，连锁控制方式是很常见的。比如反应釜中的放散阀，当压力达到一定值时，压力开关的信号发生变化，则放散阀门必须立刻打开。

8.电动节制

    指控制系统的输出是通过电气量或电子信号来进行的，所控制的对象是电动执行元件,比如继电器、步进开关、电磁阀、伺服驱动器和变频器等等，绝大部分的自动控制多多少少都会有电动控制元件。

9.液压节制

    在机器与设备的操作中，许多控制是用液压控制机构来进行的。在连续速度控制的场合，液压控制通常比较方便和便宜，当能量转换效率较高的时候，液压控制往往和电动控制中的伺服控制同时使用。这时，就形成了效率和精度较高的电液执行机构。

10.气动节制

有三种情形用到气动执行机构

a.运动的线路上有标准的单向气动阀门组合来完成控制逻辑功能；

b.在气体管道中采用一些没有移动部件的元件，这些元件是依靠流过的气体的特性而进行开关动作的；

c.运动的逻辑控制系统，采用模块化的内置隔膜、绕线或套筒式。这三种气动元件都是采用压缩空气作为传输信号或执行机制的动力。

在工厂中，由于压缩空气容易获得，干净、无污染，又安全，控制的功能和设计都十分简单，因此，现在许多生产线上采用气动工具。

    视觉应用中镜头的机械参数尤其重要，镜头一般都由光学系统和机械装置两部分组成，光学系统由若干透镜（或反射镜）组成，以构成正确的物像关系，保证获得正确、清晰的影像，它是镜头的核心。而机械装置包括固定光学元件的零件（如透镜座、光圈等）、镜头调节机构（如光圈调节环、调焦环等）、连接机构（比如C、CS接口）等。此外，也有些镜头上具有自动调光圈、自动调焦或感测光强度的电子机构。

    对于镜头有关的光学参数我们可以将焦距f、光圈系数（相对孔径）、像方视场以及像差（比如畸变）看作镜头的内部参数。通常用户搭建视觉系统Z关心的参数，主要包括视场（FOV）、分辨率（Resolution）、工作距离（WD）和景深（DOF）。

    机器视觉行业内通常将镜头分定倍镜头、变焦镜头、远心镜头、高精度或百万像素镜头等。当然，这些分类并没有严格的划分界线。而每款镜头都有固定的机械参数，主要包括镜头的安装尺寸、螺丝孔径、接口尺寸、重量、工作距离、直径、长度等。

    特殊情况下，视觉应用对相机与镜头的安装尺寸有限制，因此不可能选择大尺寸的镜头，也可能不可以随意选择小尺寸的镜头。因此选择镜头时，某些机械参数对象在一些情况下也是需要考虑的。

螺丝孔径：

    主要是指一些镜头的光圈、对焦有固定螺丝，一般来说，这些螺丝是M1的。平时比较难买，都是镜头配的，如果丢了，又想要锁定光圈对焦等，比较难找这些螺丝。

镜头的接口：

    作为一个非常重要的参数，决定了其能适用于何种接口的相机。因此选型时一定要注意。

安装尺寸：

    一般的镜头都是靠接口连接相机起固定作用。但是有一些大的镜头，其体积重量非常大，因此在镜头壳体上也会有安装孔径。这时就必须要保证其安装孔位与底板、与相机安装孔位等在同一平面上。

    在部分高速运动的视觉系统中，如果镜头的重量太重，会产生很大的物理惯性。在采集图片时，就产生拖影，图像变得模糊。因此同样的情况下，使用远心镜，比变焦镜头要稳定，图像质量也更佳。

    当安装相机时，如果底板较大，就会对镜头造成安装限制。所以直径不能太大，不然就会对安装造成干涉。

    镜头工作的时候，实际工作距离是固定的，但是有些镜头的工作距离是不能改变的，如远心镜头、显微镜等。一般远心镜头的工作距离为40mm、65mm、110mm等，如果与标准的工作距离不相等，则无法清晰的成像。从经验来看，当镜头的长度越长时，运动时产生的惯性就越大，静态工作时，其振动能力也越弱。

    随着电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展，自动焊接机器人, 从60年代开始用于生产以来，其技术已日益成熟，焊接技术进步的突出的表现就是焊接过程由机械化向自动化、信息化和智能化发展，焊接机器人突破了焊自动化的传统方式，使小批量自动化生产成为可能。

焊接机器人的编程技巧

1.选择合理的焊接顺序，以减小焊接变形、焊枪行走路径长度来制定焊接顺序。

2.焊枪空间过渡要求移动轨迹较短、平滑、安全。

3.优化焊接参数，为了获得Z佳的焊接参数，制作工作试件进行焊接试验和工艺评定。

4.采用合理的变位机位置、焊枪姿态、焊枪相对接头的位置。工件在变位机上固定之后，若焊缝不是理想的位置与角度，就要求编程时不断调整变位机，使得焊接的焊缝按照焊接顺序逐次达到水平位置。同时，要不断调整机器人各轴位置，合理地确定焊枪相对接头的位置、角度与焊丝伸出长度。工件的位置确定之后，焊枪相对接头的位置必须通过编程者的双眼观察，难度较大。这就要求编程者善于总结积累经验。

5.及时插入清枪程序，编写一定长度的焊接程序后，应及时插入清枪程序，可以防止焊接飞溅堵塞焊接喷嘴和导电嘴，保证焊枪的清洁，提高喷嘴的寿命，确保可靠引弧、减少焊接飞溅。

6.编制程序一般不能一步到位，要在机器人焊接过程中不断检验和修改程序，调整焊接参数及焊枪姿态等，才会形成一个好程序。

机器人系统故障

1.发生撞枪

可能是由于工件组装发生偏差或焊枪的TCP不准确，可检查装配情况或修正焊枪TCP。

2.出现电弧故障，不能引弧

可能是由于焊丝没有接触到工件或工艺参数太小，可手动送丝，调整焊枪与焊缝的距离，或者适当调节工艺参数。

3.保护气监控报警

冷却水或保护气供给存有故障，检查冷却水或保护气管路。

焊接机器人常见缺陷

1.出现焊偏问题

可能为焊接的位置不正确或焊枪寻找时出现问题。这时，要考虑TCP(焊枪ZX点位置)是否准确，并加以调整。如果频繁出现这种情况就要检查一下机器人各轴的零位置，重新校零予以修正。

2.出现咬边问题

可能为焊接参数选择不当、焊枪角度或焊枪位置不对，可适当调整。

3.出现气孔问题

可能为气体保护差、工件的底漆太厚或者保护气不够干燥，进行相应的调整就可以处理。

4.飞溅过多问题

可能为焊接参数选择不当、气体组分原因或焊丝外伸长度太长，可适当调整机器功率的大小来改变焊接参数，调节气体配比仪来调整混合气体比例，调整焊枪与工件的相对位置。

5.焊缝结尾处冷却后形成一弧坑问题

可编程时在工作步中添加埋弧坑功能，可以将其填满。

    工业机器人Z早应用于汽车制造领域，但技术发展至今，工业机器人的应用早已不局限于某个领域，现代工业的方方面面都有工业机器人的身影。工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。工业机器人的分类方式很多，可以按机械结构、操作机坐标形式和程序输入方式等进行分类，下面就盘点一下工业机器人的种类：

1.关节机器人

    关节机器人也称关节手臂机器人或关节机械手臂，是当今工业领域中Z常见的工业机器人的形态之一。适合用于诸多工业领域的机械自动化作业，比如，自动装配、喷漆、搬运、焊接等工作。机器人前3个关节决定机器人在空间的位置，后3个关节决定其姿态，多以旋转关节形式构成。

2.直角坐标机器人

    也称桁架机器人或龙门式机器人。是能够实现自动控制的、可重复编程的、多自由度的、运动自由度建成空间直角关系的、多用途的操作机。其工作的行为方式主要是通过完成沿着X、Y、Z轴上的线性运动。特点：简单，控制方便，占地空间大。

3.串联和并联机器人

    串联机器人其串联式结构是一个开放的运动链，其所有运动杆并没有形成一个封闭的结构链。串联机器人的工作空间大，运动分析比较容易可以避免驱动轴之间的耦合效应。但其机构各轴必须要独立控制，并且需要搭配编码器和传感器来提高机构运动时的jing准度。

    而并联机器人和传统工业用串联机器人在应用上构成互补关系，它是一个封闭的运动链。并联机器人不易产生动态误差，无误差积累精度较高。另外其结构紧凑稳定，输出轴大部分承受轴向力，机器刚性高，承载能力大。但是，并联机器人在位置求解上正解比较困难，而反解容易。

4.平面SCARA机器人

    平面内运动，结构简单，性能优良，运算简单，适于精度较高的装配操作;SCARA机器人有3个旋转关节，其轴线相互平行，在平面内进行定位和定向。另一个关节是移动关节，用于完成末端件在垂直于平面的运动。这类机器人的结构轻便、响应快，Z适用于平面定位，垂直方向进行装配的作业。

一、焊接工件对机器人焊接的影响

    目前大多数焊接机器人都采用示教编程，要求工件的装配质量和精度必须有较好的一致性。

    应用焊接机器人应严格控制零件的制备质量，提高焊件装配精度。零件表面质量、坡口尺寸和装配精度将影响焊缝跟踪效果。可以从以下几方面来提高零件制备质量和焊件装配精度。

    1.编制焊接机器人专用的焊接工艺，对零件尺寸、焊缝坡口、装配尺寸进行严格的工艺规定。一般零件和坡口尺寸公差控制在±0．8mm，装配尺寸误差控制在±1．5mm以内，焊缝出现气孔和咬边等焊接缺陷机率可大幅度降低。

    2.采用精度较高的装配工装以提高焊件的装配精度。

    3.焊缝应清洗干净，无油污、铁锈、焊渣、割渣等杂物，允许有可焊性底漆。否则，将影响引弧成功率。定位焊由焊条焊改为气体保护焊，同时对点焊部位进行打磨，避免因定位焊残留的渣壳或气孔，从而避免电弧的不稳甚至飞溅的产生。

二、机器人焊接变位机及工装夹具对焊接的影响

    1.对零件的定位精度要求更高，焊缝相对位置精度较高，应≤1mm。

    2.由于焊件一般由多个简单零件组焊而成，而这些零件的装配和定位焊，在焊接工装夹具上是按顺序进行的，因此，它们的定位和夹紧是一个个单独进行的。

    3.机器人焊接工装夹具前后工序的定位须一致。

    4.由于变位机翻转的变位角度较大，机器人焊接工装夹具尽量避免使用活动手动插销。

    5.机器人焊接工装夹具应尽量采用快速压紧件，且需配置带孔平台。以便将压紧快速装夹压紧。

    6.与普通焊接夹具不同，机器人焊接工装夹具除正面可以施焊外，其侧面也能够对工件进行焊接，可以无限延伸。

    以上六点是机器人焊接工装夹具与普通焊接夹具的主要不同之处，对于机器人焊接质量的好坏有直接影响。

三、焊丝对焊接机器人焊接过程中的影响

    机器人根据需要可选用桶装或盘装焊丝。为了减少更换焊丝的频率，机器人应选用桶装焊丝，但由于采用桶装焊丝，送丝软管很长，阻力大，对焊丝的挺度等质量要求较高。当采用镀铜质量稍差的焊丝时，焊丝表面的镀铜因摩擦脱落会造成导管内容积减小，高速送丝时阻力加大，焊丝不能平滑送出，产生抖动，使电弧不稳，影响焊缝质量。严重时，出现卡死现象，使机器人停机，故要及时清理焊丝导管。

    工业机器人视觉系统在工业中得到了广泛的应用，这不光设计到了计算机、图像、模式识别等领域，但对于其工作原理都不甚了解。需要明白的是：了解清楚工业机器人视觉系统的工作过程，可以更好的完善系统以及促进其发展。

    一套完整的工业机器人视觉系统的工作过程如下：

    1、工件定位检测器探测到物体已经运动至接近摄像系统的视野ZX，向图像采集部分发送触发脉冲。

    2、图像采集部分按照事先设定的程序和延时，分别向摄像机和照明系统发出启动脉冲。

    3、摄像机停止目前的扫描，重新开始新的一帧扫描，或者摄像机在启动脉冲来到之前处于等待状态，启动脉冲到来后启动一帧扫描。   

    4、摄像机开始新的一帧扫描之前打开曝光机构，曝光时间可以事先设定。

    5、另一个启动脉冲打开灯光照明，灯光的开启时间应该与摄像机的曝光时间匹配。

    6、摄像机曝光后，正式开始一帧图像的扫描和输出。

    7、图像采集部分接收模拟视频信号通过A/D将其数字化，或者是直接接收摄像机数字化后的数字视频数据。

    8、图像采集部分将数字图像存放在处理器或计算机的内存中。

    9、处理器对图像进行处理、分析、识别，获得测量结果或逻辑控制值。

    10、处理结果控制流水线的动作、进行定位、纠正运动的误差等。

    机器视觉就是利用机器代替人眼来作各种测量和判断。在生产线上，人来做此类测量和判断会因疲劳、个人之间的差异等产生误差和错误，但是机器却会不知疲倦地、稳定地进行下去。一般来说，机器视觉系统包括了照明系统、镜头、摄像系统和图像处理系统。对于每一个应用，我们都需要考虑系统的运行速度和图像的处理速度、使用彩色还是黑白摄像机、检测目标的尺寸还是检测目标有无缺陷、视场需要多大、分辨率需要多高、对比度需要多大等。从功能上来看，典型的机器视觉系统可以分为：图像采集部分、图像处理部分和运动控制部分。

    一套完整的机器视觉系统的主要工作过程：

    1、工件定位检测器探测到物体已经运动至接近摄像系统的视野ZX，向图像采集部分发送触发脉冲。

    2、图像采集部分按照事先设定的程序和延时，分别向摄像机和照明系统发出启动脉冲。

    3、摄像机停止目前的扫描，重新开始新的一帧扫描，或者摄像机在启动脉冲来到之前处于等待状态，启动脉冲到来后启动一帧扫描。

    4、摄像机开始新的一帧扫描之前打开曝光机构，曝光时间可以事先设定。

    5、另一个启动脉冲打开灯光照明，灯光的开启时间应该与摄像机的曝光时间匹配。

    6、摄像机曝光后，正式开始一帧图像的扫描和输出。

    7、图像采集部分接收模拟视频信号通过A/D将其数字化，或者是直接接收摄像机数字化后的数字视频数据。

    8、图像采集部分将数字图像存放在处理器或计算机的内存中。

    9、处理器对图像进行处理、分析、识别，获得测量结果或逻辑控制值。

    10、处理结果控制流水线的动作、进行定位、纠正运动的误差等。

    从上述的工作流程可以看出，机器视觉是一种比较复杂的系统。因为大多数系统监控对象都是运动物体，系统与运动物体的匹配和协调动作尤为重要，所以给系统各部分的动作时间和处理速度带来了严格的要求。在某些应用领域，例如机器人、飞行物体导制等，对整个系统或者系统的一部分的重量、体积和功耗都会有严格的要求。

在机器视觉、工业影像等实际应用中应该如何选择工业相机呢?

1、模拟相机&&数字相机

    模拟相机必须带数字采集卡，标准的模拟相机分辨率很低，另外帧率也是固定的。这个要根据实际需求来选择。另外模拟相机采集到的是模拟信号，经数字采集卡转换为数字信号进行传输存储。模拟信号可能会由于工厂内其他设备(比如电动机或高压电缆)的电磁干扰而造成失真。随着噪声水平的提高，模拟相机的动态范围(原始信号与噪声之比)会降低。动态范围决定了有多少信息能够被从相机传输给计算机。数字相机采集到的是数字信号，数字信号不受电噪声影响，因此，数字相机的动态范围更高，能够向计算机传输更精确的信号。

2、相机分辨率

    根据系统的需求来选择相机分辨率的大小,仅仅是用来做测量用，那么采用亚像素算法，130万像素的相机也能基本上满足需求，但有时因为边缘清晰度的影响，在提取边缘的时候，随便偏移一个像素，那么精度就受到了极大的影响。故我们选择300万的相机的话，还可以允许提取的边缘偏离3个像素左右，这就很好的保证了测量的精度。

3、CCD&&CMOS

    如果要求拍摄的物体是运动的，要处理的对象也是实时运动的物体，那么当然选择CCD芯片的相机为Z适宜。但有的厂商生产的CMOS相机如果采用帧曝光的方式的话，也可以当作CCD来使用的。又假如物体运动的速度很慢，在我们设定的相机曝光时间范围内，物体运动的距离很小，换算成像素大小也就在一两个像素内，那么选择CMOS相机也是合适的。因为在曝光时间内，一两个像素的偏差人眼根本看不出来(如果不是做测量用的话)，但超过2个像素的偏差，物体拍出来的图像就有拖影，这样就不能选择CMOS相机了。

4、彩色&&黑白

    如果要处理的是与图像颜色有关，那当然是采用彩色相机，否则建议你用黑白的，因为黑白的同样分辨率的相机，精度比彩色高，尤其是在看图像边缘的时候，黑白的效果更好。

5、传输接口

    根据传输的距离、稳定性、传输的数据大小(带宽)选择USB、1394、Camerlink、百兆/千兆网接口的相机。

6、帧率

    根据要检测的速度，选择相机的帧率一定要大于或等于检测速度，等于的情况就是你处理图像的时间一定要快，一定要在相机的曝光和传输的时间内完成。

7、线阵&&面阵

    对于检测精度要求很高，面阵相机的分辨率达不到要求的情况下，当然线阵相机是必然的一个选择。

8、CCD靶面

    靶面尺寸的大小会影响到镜头焦距的长短，在相同视角下，靶面尺寸越大，焦距越长。在选择相机时，特别是对拍摄角度有比较严格要求的时候，CCD靶面的大小，CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。因此在选择CCD尺寸时，要结合镜头的焦距、视场角一起选择，一般而言，选择CCD靶面要结合物理安装的空间来决定镜头的工作距离是否在安装空间范围内，要求镜头的尺寸一定要大于或等于相机的靶面尺寸。

    工业4.0是利用信息化技术促进产业变革的时代，是智能化时代，机器人也将与时俱全，
传统的机器人仅能在严格定义的结构化环境中执行预定指令动作，缺乏对环境的感知与应变能力，这极大地限制了机器人的应用。智能化时代，利用机器人的视觉控制，不需要预先对工业机器人的运动轨迹进行示教或离线编程，提高生产效率和加工质量，基于机器视觉的工业机器人定位技术在国内Z早被应用于焊接机器人对焊缝的跟踪。

    机器人视觉定位系统在关节型机器人末端安装单个摄像机，使工件能完全出现在摄像机的图像中。
    系统包括摄像机系统和控制系统：
    1.摄像机系统：由单个摄像机和计算机(包括图像采集卡)组成，负责视觉图像的采集和机器视觉算法。就目前行业技术发展水平来说，数字相机是比较理想的选择，其中维视图像的MV-EM/E系列工业相机提供了接口丰富的开发包函数，分辨率、帧率等覆盖面广，通用性及稳定性好，所以是我们推荐的首要选择。

    2.控制系统：由计算机和控制箱组成，用来控制机器人末端的实际位置。经CCD摄像机对工作区进行拍摄，计算机通过图像识别方法，提取跟踪特征，进行数据识别和计算，通过逆运动学求解得到机器人各关节位置误差值，Z后控制高精度的末端执行机构，调整机器人的位姿。

    自动化应用范围广，几乎所有的工业部门都可以同自动控制挂上钩，现代化的农业、国防也都与自动化息息相关。

    工业自动化就是工业生产中的各种参数为控制目的，实现各种过程控制，在整个工业生产中，尽量减少人力的操作，而能充分利用动物以外的能源与各种资讯来进行生产工作，即称为工业自动化生产，而使工业能进行自动生产之过程称为工业自动化。而电气自动化所涉及层面范围较广，能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验技术、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域的工作，是宽口径“复合型”高级工程技术人才。

     工业自动化就是工业领域的电气自动化的应用，也就是研究工业中的电气应用以提高工厂自动化水平。工业自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的综合性高技术，包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。工业自动化技术作为20世纪现代制造领域中Z重要的技术之一，主要解决生产效率与一致性问题。无论高速大批量制造企业还是追求灵活、柔性和定制化企业，都必须依靠电气自动化技术的应用。

项目：铁板自动化焊接机器人
项目描述：
1、焊接产品有直板、法兰、两块板搭成一个角焊外角；
2、焊接厚度是3mm—5mm,直板长度是1m—4m，精度要求不高；
3、材质基本为铁板；

项目分析:
1、 放置材料采用人工还是自动化
2、 机器人需要按照材料的Z大尺寸进行选型，无法确认产品详细参数
3、 需要焊接的产品是否是独立进行焊接，且每个焊接的产品材质是否都是一样的。

项目：散热器自动化视觉检测
需求：1、散热器自动化视觉检测设备，笔记本散热器检测有无贴料以及贴料的完整度有无残缺； 
2、速度是4.5s/30cm； 
3、安装方式流水线上安装； 
4、检测种类不止一种，样式类似，检测方式差不多。

    验室初步估计可实现概率80%以上

    该项目采用识别检测工具，可用于医药、食品、产品包装、印刷等一维码、二维码识别，OCR/OCV的检测。   
   【识别检测】：支持多种类型的条码和二维码检测、设置简单，识别稳定。 
    具有可独立配置的多码识别功能。相机一次拍照可读取多达50个码，一个视野范围内可根据不同位置码的图像质量单独配置参数，龙睿可读取28种码制且自带训练功能。还可结合检测、定位和测量应用，大大提高了现代化生产的效率。

    机器视觉系统，解决识别、定位、检测等主要核心功能，将人工从繁复的工作中解放出来，并为智能智造及智能化提前打好基础，徕深科技是不可错过的选择！

    工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其Z本质的功能就是将光信号转变成小型高清工业相机为有序的电信号。要进行怎样的拍摄，要达到什么样的效果，就要选择合适的相机，购买工业相机前了解其具体参数尤为重要，才能根据具体使用环境设计相应的机器视觉系统。

1、分辨率（Resolution）

    相机每次采集图像的像素点数。对于数字工业相机一般是直接与光电传感器的像元数对应的，对于模拟相机则是取决于视频制式，PAL制为768*576，NTSC制为640*480。

2、像素深度（Pixel Depth）

    即每像素数据的位数，一般常用的是8Bit，对于数字工业相机一般还会有10Bit、12Bit等。

3、Z大帧率（Frame Rate）/行频（Line Rate）

    即相机采集传输图像的速率，对于面阵相机一般为每秒采集的帧数，对于线阵相机为每秒采集的行数。

4、曝光方式（Exposure）和快门速度（Shutter）

    对于线阵相机都是逐行曝光的方式，可以选择固定行频和外触发同步的采集方式，曝光时间可以与行周期一致，也可以设定一个固定的时间；面阵工业相机有帧曝光、场曝光和滚动行曝光等几种常见方式。数字工业相机一般都提供外触发采图的功能，快门速度一般可到10微秒，高速工业相机还可以更快。

5、像元尺寸（Pixel Size）

    像元大小和像元数共同决定了相机靶面的大小。目前数字工业相机像元尺寸一般为3-10μm，一般像元尺寸越小，制造难度越大，图像质量也越不容易提高。

6、光谱响应特性(Spectral Range)

    指该像元传感器对不同光波的敏感特性，一般响应范围是350-1000nm,一些相机在靶面前加了一个滤镜，滤除红外光线，如果系统需要对红外感光时可去掉该滤镜。

工业相机作为机器视觉系统中的核心部件，对于机器视觉系统的重要性是不言而喻的。按照分类的不同，相机又分为很多种：

1、彩色相机、黑白相机
   黑白相机直接将光强信号转换成图像灰度值，生成的是灰度图像；彩色相机能获得景物中红、绿、蓝三个分量的光信号，输出彩色图像。彩色相机能够提供比黑白相机更多的图像信息。彩色相机的实现方法主要有两种，棱镜分光法和Bayer滤波法。棱镜分光彩色相机，利用光学透镜将入射光线的R、G、B分量分离，在三片传感器上分别将三种颜色的光信号转换成电信号，Z后对输出的数字信号进行合成，得到彩色图像。

2、CCD相机、CMOS相机 
   芯片主要差异在于将光转换为电信号的方式。对于CCD传感器，光照射到像元上，像元产生电荷，电荷通过少量的输出电极传输并转化为电流、缓冲、信号输出。对于CMOS传感器，每个像元自己完成电荷到电压的转换，同时产生数字信号。

3、按靶面类型分类：面阵相机、线阵相机 
   相机不仅可以根据传感器技术进行区分，还可以根据传感器架构进行区分。有两种主要的传感器架构：面扫描和线扫描。面扫描相机通常用于输出直接在监视器上显示的场合。线扫描相机用于连续运动物体成像或需要连续的高分辨率成像的场合。线扫描相机的一个自然的应用是静止画面（Web Inspection）中要对连续产品进行成像，比如纺织、纸张、玻璃、钢板等。同时，线扫描相机同样适用于电子行业的非静止画面检测。像德国Kappa相机根据它CCD的规格也会有线阵、面阵之分。 

4 按输出模式分类：模拟相机、数字相机 
   根据相机数据输出模式的不同分为模拟相机和数字相机，模拟相机输出模拟信号，数字相机输出数字信号。模拟相机和数字相机还可以进一步细分，比如德国Kappa相机按数据接口又包括：USB 2.0接口、EE 1394 a / Fire Wire、Camera Link 接口、千兆以太网接口。模拟相机分为逐行扫描和隔行扫描两种，隔行扫描相机又包含EIA、NTSC、CCIR、PAL等标准制式。有关接口技术的详细介绍请参考采集卡及采集技术部分。 

   在选择一款工业数字相机时，物体成像的速度必须充分考虑好。例如，假设在拍摄过程中，物体在曝光中没有移动，可用相对简单和便宜的工业相机；对于静止或缓慢移动的物体，面阵工业相机Z适合于对静止或移动缓慢的物体成像。因为整个面阵区域必须一次曝光，在曝光时间当中任何的移动会导致图像的模糊，但是，运动模糊可以通过减少曝光时间或使用闪光灯来控制；对于快速移动的物体，当对运动的物体使用一个面阵工业相机时，需要考虑在曝光时间当中处于工业相机当中的运动对象数量，还需要考虑物体上能用一个像素表征的Z小特征，也就是对象分辨率，在采集运动物体的图像的拇指规则就是曝光必须发生在采集物体移动量小于一个像素的时间内。

    如果你采集的物体是在以1厘米/秒的速度匀速移动，而且物体分辨率已经设置为1 pixel/mm，那么需要的Z大曝光时间是1/10每秒。因为物体移动一个距离恰好等于相机传感器中的一个像素，当使用Z大曝光时间时这里会有一定数量的模糊。在这种情况下，一般倾向于将曝光时间设置的比Z大值要快，比如1/20每秒，就能保持物体在移动半个像素内成像。如果同样的物体以1厘米/秒的速度移动，物体分辨率为1 pixel/微米，那么一秒中所需要的Z大曝光是1/10000.曝光设置的对快取决于所采用的相机，还有你是否能够给物体足够的光来获得一幅好的图像。