來源：MookLab馬克拉伯

機(jī)器視覺技術(shù)是目前工業(yè)生產(chǎn)檢測實現(xiàn)自動化、智能化的重要應(yīng)用。機(jī)器視覺系統(tǒng)分為圖像采集與圖像處理兩大板塊，圖像采集卡就是連接這兩大板塊的重要組件。

機(jī)器視覺系統(tǒng)圖像采集部分主要由LED光源、工業(yè)鏡頭以及工業(yè)相機(jī)互相配合，圖像處理部分則是由圖像處理軟件來實現(xiàn)，因此，在原理結(jié)構(gòu)上，圖像采集卡連接著工業(yè)相機(jī)與圖像處理軟件。

圖像采集卡常用概念

1、A/D轉(zhuǎn)換

圖像采集卡可以實現(xiàn)模擬信號向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，稱為A/D轉(zhuǎn)換，相應(yīng)的實現(xiàn)轉(zhuǎn)換的組件被稱之為A/D轉(zhuǎn)換器。

2、傳輸通道數(shù)

為了滿足生產(chǎn)需要，圖像采集卡有了同時對多個相機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的功能。傳輸通道數(shù)就是指的就是利用同一塊圖像采集卡同時進(jìn)行轉(zhuǎn)換的數(shù)目，目前市場上研發(fā)生產(chǎn)的采集卡可選傳輸通道有單通道、雙通道、四通道等模式。

3、采樣頻率

采樣頻率是圖像采集卡在采集圖像信息時的頻率，反映了采集卡處理圖像的速度與能力。

4、幀和場

一個視頻信號可以通過一系列幀進(jìn)行漸進(jìn)采樣，也可以通過對一個序列的隔行掃描場進(jìn)行隔行掃描采樣，而在這個隔行掃描采樣的視頻序列里，一幀的一半的數(shù)據(jù)是在每個時間采樣間隔進(jìn)行采樣的。

如何選擇采集卡

1、接口制式，數(shù)據(jù)格式

接口制式包括數(shù)字(Camera Link、LVDS/RS422)、模擬(PAL、NTSC、CCIR、RS170/EIA、非標(biāo)準(zhǔn)模擬制式)一定與視覺系統(tǒng)所選用相機(jī)一致。

2、數(shù)字化精度

模擬采集卡的數(shù)字化精度主要包括兩個方面：

(1)像素抖動

像素抖動是因為圖像采集卡的A/D轉(zhuǎn)換器的采樣時鐘有誤差，產(chǎn)生的像元位置有微小錯誤，導(dǎo)致對距離測量的錯誤。

(2)灰度噪音

圖像采集卡的數(shù)字化轉(zhuǎn)換的過程包括對模擬視頻信號的放大和對其亮度(灰度值)進(jìn)行測量。

3、 數(shù)據(jù)率大小

計算數(shù)字采集卡的數(shù)據(jù)率是否滿足系統(tǒng)的要求可按下列公式計算：

Data Rate(Grabber)>1.2 * Data Rate(Camera)

Data Rate(Camera)=R * f * d / 8

式中Data Rate(Grabber)為采集卡的數(shù)據(jù)率，Data Rate(Camera)為相機(jī)的數(shù)據(jù)率，R為相機(jī)的分辨率，f為相機(jī)的幀頻，d為相機(jī)的數(shù)字深度(或稱灰度級)。

4、Memory大小， PCI總線的傳輸速率

PCI總線可支持BUS Master設(shè)備以132MB/s突發(fā)速率傳輸數(shù)據(jù)。而其平均持續(xù)數(shù)據(jù)傳輸率一般在50-90MB/s。

5、相機(jī)控制信號及外觸發(fā)信號

外觸發(fā)：由外部事件啟動采集的過程。

同步觸發(fā)：不改變相機(jī)與板卡之間的同步關(guān)系，采集從下一個場有效信號開始。

異步觸發(fā)：改變相機(jī)與板卡的同步關(guān)系，采集從相機(jī)復(fù)位后的第一個場有效信號開始。

當(dāng)視覺系統(tǒng)要對運(yùn)動中目標(biāo)進(jìn)行檢測時，相機(jī)和采集卡必須要具備異步觸發(fā)的功能。

6、硬件系統(tǒng)的可靠性

硬件的可靠性在生產(chǎn)系統(tǒng)中是十分重要的，由設(shè)備故障而停產(chǎn)造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)備本身。

(1)選擇具有更低功耗的采集卡。一塊復(fù)雜具有更多器件的卡會比器件較少的卡耗散更多的熱量。

(2)過壓保護(hù)是可靠性的一個重要指標(biāo)。在視頻輸入端和I/O口加過壓保護(hù)電路可保護(hù)采集卡不會被工業(yè)環(huán)境電磁干擾會產(chǎn)生的高壓擊穿。

7、支持軟件的功能

考慮視覺系統(tǒng)要選用的軟件與采集卡是否兼容。隨著機(jī)器視覺技術(shù)的不斷發(fā)展，采集卡的技術(shù)不斷加強(qiáng)，功能不斷更新。選擇適合視覺系統(tǒng)的采集卡對一個視覺系統(tǒng)正常運(yùn)行起到關(guān)鍵性作用。

審核編輯：湯梓紅