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接觸角測量儀成像系統(tǒng)的選擇
接觸角測量儀的檢測系統(tǒng)發(fā)展是經(jīng)歷了從目測量角器(Goniometer)到視頻影像系統(tǒng)( video base)的轉(zhuǎn)變。上世紀(jì)的接觸角測量儀是以目測量角器為主流的，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，以視頻系統(tǒng)為檢測器的接觸角測量儀也迅猛發(fā)展起來。20年來，接觸角測量儀的視頻系統(tǒng)也經(jīng)歷了從模擬相機(jī)到數(shù)字相機(jī)的轉(zhuǎn)變過程，目前市場的主流是USB數(shù)字工業(yè)相機(jī)，由于個(gè)別廠家的誤導(dǎo)，使客戶往往陷入到“ 盲目追求大視頻速度和大分辨率”的誤區(qū)。 在此，我們將數(shù)字相機(jī)的選擇介紹給大家：
數(shù)字相機(jī)按照接口標(biāo)準(zhǔn)不同，可以分為1394相機(jī)、USB相機(jī)、CameraLink相機(jī)以及Gige相機(jī)四種。其中CameraLink接口相機(jī)能夠解決大數(shù)據(jù)量傳送問題；Gige接口相機(jī)能夠解決長距離、快速傳輸問題；而1394相機(jī)和USB接口相機(jī)具有簡單易用、性價(jià)比高等特點(diǎn)；
數(shù)字相機(jī)基礎(chǔ)功能就是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成為有序的電信 號(hào)。選擇合適的相機(jī)也是接觸角測量儀視頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，工業(yè)相機(jī)不僅是直接決定所采集到的 圖像分辨率、圖像質(zhì)量等。
好的工業(yè)相機(jī)應(yīng)具有高精度、高清晰度、低噪聲等特點(diǎn)，而且通過計(jì)算機(jī)可以編程 控制曝光時(shí)間、亮度、增益等參數(shù)，另外圖像窗口無級(jí)縮放，帶有外觸發(fā)輸入等功能。
衡量工業(yè)相機(jī)主要參數(shù)
1. 分辨率(Resolution)：相機(jī)每次采集圖像的像素點(diǎn)數(shù)(Pixels)，對(duì)于工業(yè)數(shù)字相機(jī)一般是直接 與光電傳感器的像元數(shù)對(duì)應(yīng)的，
2. 像素深度(Pixel Depth)：即每像素?cái)?shù)據(jù)的位數(shù)，一般常用的是8Bit，對(duì)于工業(yè)數(shù)字?jǐn)?shù)字相機(jī)一般還會(huì)有10Bit、12Bit等。
3. 大幀率(Frame Rate)：相機(jī)采集傳輸圖像的速率，對(duì)于面陣相機(jī)一般為每秒采集的幀數(shù)(Frames/Sec.)，對(duì)于線陣相機(jī)機(jī)為每秒采集的行數(shù)(Hz)。
4. 曝光方式(Exposure)和快門速度(Shutter)：對(duì)于工業(yè)線陣相機(jī)都是逐行曝光的方式，可以 選擇固定行頻和外觸發(fā)同步的采集方式，曝光時(shí)間可以與行周期一致，也可以設(shè)定一個(gè)固定的時(shí)間； 面陣相機(jī)有幀曝光、場曝光和滾動(dòng)行曝光等幾種常見方式，工業(yè)數(shù)字相機(jī)一般都提供外觸發(fā)采圖的功 能。快門速度一般可到10微秒，高速相機(jī)還可以更快。
5. 像元尺寸(Pixel Size)：像元大小和像元數(shù)(分辨率)共同決定了相機(jī)靶面的大小。目前工業(yè)數(shù) 字相機(jī)像元尺寸一般為3μm-10μm，一般像元尺寸越小，制造難度越大，圖像質(zhì)量也越不容易提高。
6. 光譜響應(yīng)特性(Spectral Range)：是指該像元傳感器對(duì)不同光波的敏感特性，一般響應(yīng)范圍是 350nm-1000nm，一些相機(jī)在靶面前加了一個(gè)濾鏡，濾除紅外光線，如果系統(tǒng)需要對(duì)紅外感光時(shí)可去
通常高清圖像采集，想要達(dá)到預(yù)期的高清效果，只有高清工業(yè)相機(jī)是不夠的，高清工業(yè)鏡頭也是整個(gè)系統(tǒng)所不能缺少的。我們還應(yīng)注意一個(gè)要素—傳感器的尺寸(或者說是像素大小)。對(duì)于同樣像素的傳感器，傳感器的大小決定了其單個(gè)像素的大小，也就決定了成像的清晰程度。
舉例來說，市面上我們常見的500萬像素工業(yè)相機(jī)大多對(duì)應(yīng)2/3"(1")傳感器，2/3"傳感器對(duì)應(yīng)成像規(guī)格為8.8mm×6.6mm，粗略估計(jì)單個(gè)像素點(diǎn)的大小大概為3.4μm×3.4μm；而常見300萬像素產(chǎn)品大多只有1/3"(1/2")大小，1/3"傳感器對(duì)應(yīng)成像規(guī)格為4.8mm×3.6mm，同樣可算得單個(gè)像素點(diǎn)的大小大概是2.4μm×2.4μm。由此，300萬像素傳感器與500萬像素傳感器相比，總像素雖然相差了近一倍，但是由于傳感器面積小了一倍，單個(gè)像素小了1μm，而也這正是影響整個(gè)畫面清晰度的重要因素。
由此得出，圖像的清晰度不只是看總像素，也不是單看工業(yè)攝像機(jī)或者傳感器，而是要結(jié)合傳感器尺寸看單個(gè)像素的大小，再選擇匹配的工業(yè)鏡頭。用戶在選配設(shè)備的時(shí)候既要理性看待"超高像素和速度"之說。
( 本文內(nèi)容得到授權(quán)所有者的授權(quán)許可)
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