相机工业镜头 什么是工业相机?CCD和CMOS有什么区别?

小编 2024-10-06 机器视觉 23 0

什么是工业相机?CCD和CMOS有什么区别?

工业相机又俗称摄像机,相比于传统的民用相机(摄像机)而言,它具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等,市面上工业相机大多是基于CCD(Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)芯片的相机。

CCD和CMOS有什么区别。

CCD:

CCD使用一种高感光度的半导体材料制成,能把光线转变成电荷,通过模数转换器芯片转换成数字信号,数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存,因而可以轻而易举地把数据传输给计算机,并借助于计算机的处理手段,根据需要和想象来修改图像。CCD由许多感光单位组成,通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时,每个感光单位会将电荷反映在组件上,所有的感光单位所产生的信号加在一起,就构成了一幅完整的画面。

CMOS:

CMOS和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别,主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,使其在CMOS上共存着带N(带–电) 和 P(带+电)级的半导体,这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。然而,CMOS的缺点就是太容易出现杂点, 这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时,由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。

CCD与CMOS的区别

技术的角度比较,CCD与CMOS的区别有如下四个方面的不同:

1.信息读取方式

CCD电荷耦合器存储的电荷信息,需在同步信号控制下一位一位地实施转移后读取,电荷信息转移和读取输出需要有时钟控制电路和三组不同的电源相配合,整个电路较为复杂。CMOS光电传感器经光电转换后直接产生电流(或电压)信号,信号读取十分简单。

2.速度

CCD电荷耦合器需在同步时钟的控制下,以行为单位一位一位地输出信息,速度较慢;而CMOS光电传感器采集光信号的同时就可以取出电信号,还能同时处理各单元的图像信息,速度比CCD电荷耦合器快很多。

3.电源及耗电量

CCD电荷耦合器大多需要三组电源供电,耗电量较大;CMOS光电传感器只需使用一个电源,耗电量非常小,仅为CCD电荷耦合器的1/8到1/10,CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势。

4.成像质量

CCD电荷耦合器制作技术起步早,技术成熟,采用PN结或二氧化硅(SiO2)隔离层隔离噪声,成像质量相对CMOS光电传感器有一定优势。由于CMOS光电传感器集成度高,各光电传感元件、电路之间距离很近,相互之间的光、电、磁干扰较严重,噪声对图像质量影响很大,使CMOS光电传感器很长一段时间无法进入实用。近年,随着CMOS电路消噪技术的不断发展,为生产高密度优质的CMOS图像传感器提供了良好的条件。

为什么选择CCD而不是CMOS:

在工业环境下进行视觉系统的使用时,一般来说环境会比较恶略,可能周围会存在强磁场的干扰、会在温度较高的场合连续长时间工作、会对抓取的图片的有更严格的要求等等。那么CCD类型的工业相机正好能满足我们的需求。CCD对比起CMOS最大的一个特点就是CCD的成像更好,抓取下来的图片更清晰,色泽更稳定,能帮我们在后期进行图像处理分析的时候省下更多的功夫和精力。

总结:

综合对比下来,我们能发现以下几个特点:CCD的制造难度大,技术起步晚,目前能生产CCD的厂家只有少数几家,因此价格一直居高不下。但是CCD的优点也非常明显,传输速度快、抗干扰能力强、成像的质量更好。因此在工业生产中,我们更推荐使用CCD而不是CMOS。

工业镜头可以做单反镜头吗?工业镜头选型需关注哪些参数?

问:工业镜头可以做单反镜头吗?

答:工业镜头和单反镜头的设计和用途是不同的。虽然它们二者都是镜头,但是它们的工作方式和应用环境会有所不同。如果你是在工业生产环境中,建议使用专用的工业镜头;如果你是在做摄影工作,建议使用专业的相机镜头。

工业镜头的设计注重精度、耐用性和稳定性,主要是为了满足制造业和其他专业应用的需要,比如在自动化、监控、医疗研究等领域的特定用途。

单反镜头的设计需要考虑的主要是光学性能、艺术表现力和用户体验等,是为了满足摄影师对图像质量和创新性能的需求。

将工业镜头安装到单反相机上(接口匹配的前提下),虽然技术上有可能实现,但拍摄的结果可能并不理想。工业镜头可能无法提供最好的图像质量或功能,而且也无法和相机的自动曝光或自动对焦系统一起工作。

有一些特殊摄像需求的,比如近距离显微拍摄,是有可能将工业镜头安装在单反相机上使用,但一般需要专业的配套设备和专业知识来支撑完成。

问:工业镜头选型需关注哪些参数?

答:选择工业镜头时,需要综合多种参数考虑,以下几个参数一般是重点关注的:

①焦距(Focal Length) :焦距决定了镜头的视场角和放大倍数。较长的焦距可以提供更远距离的观察和放大效果,而较短的焦距可以提供更广阔的视野。一般建议根据具体应用场景的需求来选择合适的焦距。

②光圈(Aperture) :光圈决定了镜头的透光量,也影响了图像的清晰度和深度。较大的光圈可以在低光条件下获得更好的曝光和图像质量。如果拍摄的场景光线比较弱,建议选择较大光圈的镜头。

③分辨率(Resolution) :镜头的分辨率决定了它能够捕捉的图像细节,较高的分辨率可以提供更清晰、更精细的图像。如果对拍摄的图像清晰度要求较高,建议选择较高分辨率的镜头。

④视场角(Field of View) :视场角指的是镜头可以覆盖的物体范围,通常以水平和垂直的角度来表示。选择合适的视场角可以确保镜头可以捕捉到所需的图像范围。

⑤接口类型(Mount Type) :镜头的接口类型要与使用的相机或设备相匹配,常见的工业镜头接口类型有C口、CS口、F口等。

⑥畸变(Distortion) :畸变是指镜头在将物体成像到感光元件上时引入的形变。一般工业镜头对畸变的要求较高,选择低畸变的镜头可以保证图像的准确性和精确度。

⑦透镜质量 :透镜质量直接影响了图像的清晰度和色彩还原度,在选择镜头时需要确保选择优质的镜头品牌和型号。

⑧其他特殊要求 :工业镜头选择时还需要考虑所应用的环境对镜头是否有特殊要求,比如是否有防水、防尘、耐高温等需求。

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