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工业相机配套光源及附件的选择依据

作 者:康耐德智能关注:316发表时间:2018-09-18 09:10:22来源:网络资源

要了解[ 工业相机 ]的性能,就要明白什么是EMVA1288标准。EMVA 1288全称European Machine Vision Association 1288,是欧洲机器视觉协会制定的关于图像传感器和相机的一套性能表征标准。

 

量子效率Quantum efficiencyη)

暂态暗噪声(Dark noise)

***灵敏度阈值(Absolute sensitivity threshold)

暗信号的不均匀性(DSNU)

 

量子效率:即相机芯片产生的电子数与所接收的光子数的比值,也可以说是转化效率。量子效率关系到工业相机能够对多微弱的光产生响应。


 

“暗噪声”是指在无光照、曝光时间为零时由于读出和放大电路的热激发电子所产生的信号。显然,工业相机只希望得到由于光子所产生的电子信号,这种噪声是相机所不希望要的。暗噪声影响了很多其他的表征项目,很大程度上决定了相机的好坏。

 

***灵敏度阈值是一个很直观的性能表征量,直接告诉了我们当照射到[工业相机]的光子数达到多少量时,相机才会产生数值信号。

 

“暗信号的不均匀性”是指相机芯片上每个像素热激发产生的暗信号的差别,这一点反应了芯片制造的工艺水平,从理论上,每个像素产生的暗信号应该是相同的。

 

对于我们来说,如果能够知道“底层基石”——光子数目以及“顶层建筑”——数字信号值,就能根据关系式求出中间的各个参数。



光子数的表达式为:

1.A为像元有效面积,国际单位为平方米

2.E为辐照度,国际单位为瓦每平方米

3.t为曝光时间,即相机接收了多长时间的光

4.Et相乘即单位面积内的光子总能量能量,再乘以面积A,则表达式的分子的物理含义为在曝光时间t内在面积A的像元中接收的光子的总能量。

5.对于频率为v的单色光,单个光子的能量为e=hv,则将总能量除以单个光子的能量就等于光子数目。

6.而数字信号值可以通过计算机测出每个像素点的灰度值。

 

将待测量与对应的测量装置简要总结如下:

1.辐照度E——辐照计

2.像元“有效”面积A——由CCD本身数据给出

3.曝光时间t——由相机的软件控制

4.光的频率或波长——由光源决定

5.数字信号值(灰度值)——由计算机软件读出

 

选择工业相机配套光源及其附件:对光源有几个要求


1.必须是“均匀光”,均匀光的含义是在离光照源同一垂直距离的位置上每一点的“辐照度”或者光能是一样的。图像传感器上包含了很多个像元(典型的如2048*2048),而表征出的性能参数是代表相机的整体性能,因此,应该赋予相机上每个像元相同的光从而排除掉由于光照不同引起的性能差异。



要想要获得均匀光,优质方法是采用积分球,将LED灯放在积分球入光口,入射光在积分球内部进行多次反射后在出光口会形成均匀光。出光口的半径应该要大于CCD的尺寸,但是又不能太大,否则无法保证出射光的均匀性。

 

2.对于黑白[工业相机],应选单色光,且单色光的波长应该为CCD/CMOS的大量子效率对应的波长。这是由于我们所要表征的应该是相机的理想性能,而量子效率越大,性能会越好。

 

一般来说,我们针对不同的CCD,可以选择单色的红光LED灯(LED为发光二极管的简称,对应波长625 nm),或者绿光LED灯(对应波长525 nm)彩色相机,选用白光,因为彩色相机包含了R、G、B三种颜色,光源也应该包含这三种颜色,故可以使用白光LED。此时测出来的量子效率显然是CCD全波段平均量子效率了。

 

3.控制光源或者说光的辐照度的附件有直流稳压电源、光阑。其中,直流稳压电源用以控制给LED灯珠的电压(或电流),从而改变出射光的辐照度;而光阑位于积分球内,通过改变光阑的大小,可以改变积分球中入射光的量从而改变出射光的辐照度。实际测试中可以通过这两种方式来调控。



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