工业相机与镜头选型

1、工业相机与镜头选型潘冬宁摘要：在对国内市场工业相机现状分析的基础上，列举了200万像素的四个型号工业相机，并加以对比，最后根据拍摄对象不同，分别选择了ccd的dh-sv2000fc和cmos的dfk-51buc03。最后举例对镜头焦距的选择作了详细阐述。1、 国内市场工业相机现状目前，国内市场工业相机品牌、种类繁多。国内比较有影响力的厂家主要有北京大恒图像，北京微视图像，北京嘉恒中自图像技术有限公司，上海锐势机器视觉科技有限公司，上海高节自动化系统有限公司，西安方诚科技有限责任公司等，其中北京大恒、微视、嘉恒中自的工业相机产品型号众多，并且已有很多实际应用案例；国外的工业相机品牌更是不胜枚举，

2、比如日本的sony、teli，德国的映美精、basler，avt，加拿大的dalsa等等。由于工业相机的种类繁多，各自的应用领域不同等原因，国内市场各品牌工业相机的市场占有率呈现群雄逐鹿态势。2、 几种型号工业相机比较与选择按照传感器的结构特性，工业相机可分为线阵相机和面阵相机，线阵相机适用于一些特殊的场合，如被测视野为细长的带状或者需要极大的视野和极高的精度的场合，面阵相机适用于一次曝光拍摄对象，相对应用范围较广，在此，选择比较的型号均为面阵逐行扫描相机，且输出均是数字信号。工业相机选型的一个重要参数是像素大小，在既定200万像素的前提下，选取了应用比较多的几个品牌相机进行比较，如表2.1所

3、示（以下技术指标均来源于该产品技术手册）：型号xcdu100dh-sv2000fcdfk-51buc03dh-hv2003uc品牌sony大恒映美精大恒报价￥16500￥12000￥3070￥3000接口1394b1394ausb2.0usb2.0一般性能分辨率1600*12001600*12001600*12001600*1200帧率15fps14fps20fps10fps感光度2 1x不详0.5 1x1 1x像素深度10bit12bit10bit10bit光学感光元件1/1.8逐行扫描ccd1/1.8逐行扫描ccd1/3逐行扫描cmos1/2 逐行扫描cmos像素尺寸4.4*4.44.4*

4、4.42.8*2.84.2*4.2镜头接口cc，csc,csc,cs调整快门1/10000016s1/500004s1/100004s电子滚动快门增益0db18db不详0db18db不详白平衡不详-6db6db不详机械体积（mm）44*33*57.555.5*65*6550.6*50.6*2938*38*38.7重量140g350g140g不详电气供电电压8v30v12v4.5v5.5v5v功耗3w(12v)3w(12v)1.25w(5v)2.25w(5v)工作环境温度-545050-545050湿度20%80%20%80%20%80%20%80%表2.1 几种型号工业相机比较这几个品牌的工业

5、相机在国内已经有很多实际应用案例，并且有很好的口碑。从表中可以看出，前两个型号均是ccd型相机，且大恒的ccd相机也是采用sony的ccd感光芯片，主要技术指标如帧率、像素尺寸等基本相同，只是xcdu100的快门时间范围优于dh-sv2000fc，说明xcdu100可以拍摄更快速和更低速的对象，而xcdu100的像素深度低于dh-sv2000fc，价格也偏高，因此dh-sv2000fc具有更高的性价比；后两种型号均是cmos相机，无论从帧率，感光度，像素尺寸还是功耗方面比较，dfk-51buc03 均优于dh-hv2003uc，且价格相差不多。ccd相机价格要远远高于cmos相机，但是ccd相

6、机更适合于拍摄动态对象，而cmos相机拍摄动态对象容易出现拖尾现象。综上所述，若是拍摄动态的对象，且运动对象速度不是过快，200万像素的相机可以选择大恒的dh-sv2000fc，与这款相同性能的还有gige（千兆网）接口的型号dh-sv2000gm。若是拍摄静态的对象，由于cmos相机具有价格的绝对优势，且效果可与ccd相机媲美，可以选择映美精的dfk-51buc03。这几个型号的相机均有彩色和黑白的产品，若是不区分观测对象的颜色，一般选用黑白相机。3、 镜头的选择选择镜头关键在于确定镜头的焦距。镜头焦距的确定根据公式：，选择其中较小的值作为镜头焦距。从公式可以看出，镜头焦距的确定与ccd（c

7、mos）格式密切相关。假定一个应用案例：水果分类，目标高度=200毫米，拍摄距离=1000毫米，如图3.1所示，在此选择工业相机型号为dfk-51buc0，其cmos格式为1/3，即3.6（高）*4.8（宽）。其高度焦距为，明显小于宽度焦距，因此镜头焦距确定为17.7毫米。一般百万像素相机可选用日本computar百万像素系列镜头，可以更好的发挥相机的性能。选择镜头的焦距可以略低于计算值，在此选择c1614-m(kp)，其规格为2/3，焦距为16毫米。从实例可以看出，选择镜头的型号一般要大于或等于ccd(cmos)芯片的型号。其次，选择镜头的焦距及型号还要根据拍摄场景范围的大小，以及所要求被拍

8、摄场景画面的清晰程度决定。由于可变焦距镜头在重量、尺寸、价格等方面的缺陷，因此一般选用固定焦距镜头。图3.1 水果分类另外，某些特殊情况下，对于很小的物体，拍摄距离可能比选择的镜头的最小拍摄距离还短。在这种情况下，可以通过在镜头与相机之间安装近摄接圈来减小最小拍摄距离。对于很大的拍摄对象和很小的拍摄距离，往往需要选择焦距很小的广角镜头。4、 总结由于条件限制，没有进行实际的市场调研，工业相机的一些选型经验大多来源于书籍、网络以及国内几家工业相机公司的技术支持。由于对观测对象和拍摄场景还不清楚，仅对镜头焦距的选择作了详细阐述。通过对工业相机与镜头的选型，初步掌握了工业相机与镜头的主要技术参数及选型要点，了解了工业相