当你第一次面对工业相机的参数设置界面,看着一堆陌生的专业术语,是不是感觉像在读天书?别担心,搞懂采集模式其实没想象中那么复杂。

在高速运转的自动化生产线上,工业相机就像一双双“智能眼睛”,实时捕捉着每一个细节。这些“眼睛”如何工作、何时拍照,采集模式的选择往往决定了整个视觉系统的成败

不同的应用场景需要不同的“看”法,选错了模式,就像用拍照片的手机去录高速运动,效果自然不理想。


01 采集模式基础:工业相机如何“看”世界

工业相机的采集模式,说白了就是相机“什么时候拍”和“怎么拍”的规则设定。这可不是按一下快门那么简单,而是一整套精密的控制逻辑

以Basler相机为例,最基础的采集模式主要分为两种:单帧采集模式和连续采集模式-1。单帧模式下,相机只采集一张图像就停止工作,需要再次发送采集开始命令才能拍摄下一张。

这种模式特别适合那些不需要连续拍摄的场景,比如产品抽检、特定位置的质量核查-1

连续采集模式则是相机不间断地采集并传输图像,直到你明确告诉它“停止”-1。这种模式听起来很简单,但实际应用中要考虑的因素可不少。

相机性能、传输带宽、处理速度,任何一个环节掉链子都可能导致图像丢失或系统卡顿

康耐视的文档中提到,连续模式中还可以设置触发间隔时间,这个时间取决于作业完成图像处理所需的时间-2

02 多样性选择:常见采集模式全解析

除了基础的单帧和连续模式,现代工业相机还提供了更多高级选项,适应不同的应用需求。

多帧采集模式是介于单帧和连续之间的一种灵活选择。在这种模式下,相机可以按照预设的帧数进行采集,完成后自动停止。

比如Baumer工业相机通过BGAPI SDK可以设置AcquisitionMode为“MultiFrame”,同时通过AcquisitionFrameCount参数设定采集帧数-3

康耐视的视觉系统将采集模式分为几种类型:相机触发、连续、手动和工业以太网触发等-2

连续模式是默认选项,启动自由运行;手动模式则允许通过按F5或视觉传感器上的TRG按钮手动触发采集-2

触发采集模式特别值得关注。相机只在接收到外部触发信号时才进行图像采集-3

这种模式在自动化生产线中应用广泛,比如当产品到达指定位置时,传感器发送信号触发相机拍照,确保每张照片都在正确的时间拍摄

03 特殊场景应用:块扫描与线扫描的巧妙替代

对于圆形或旋转体、长形材料的检测,传统的区域扫描相机可能力不从心。这时,块扫描模式就派上用场了。

巴鲁夫的技术文档详细介绍了如何使用区域扫描相机的块扫描模式实现类似线扫描相机的应用-8。这种模式记录由多条线组成的感兴趣区域块,然后多个块作为整体图像一起传输。

块扫描模式最大的优势是最大限度地减少图像传输时产生的开销-8。与真正的线扫描相机相比,它使用标准接口如USB3 Vision和GigE Vision,而不是特殊的CoaXPress和CameraLink接口。

这意味着系统设置更简单,成本也更低-8

不过块扫描模式也有其局限性。它要求对每个新应用进行精确计算,长宽比必须始终为1:1,避免产生的图像在Y方向上出现周期性扭曲-8

最小线/块数通常是16,这意味着块数只能是16、20、24、28、32等特定数值-8

04 实际操作指南:在不同平台配置采集模式

了解理论后,实际操作中如何配置这些采集模式呢?不同品牌和平台提供了各自的设置方式。

Basler相机用户可以通过pylon Viewer工具栏中的单拍和连拍按钮自动设定acquisition mode-1

或者使用pylon C++ API和pylon .NET API提供的配置事件处理程序,这些程序可自动设置AcquisitionMode参数-1

在HALCON中连接Mech-Eye工业相机时,可以通过图像采集助手轻松设置采集模式-10。对于多次图像采集,可将AcquisitionMode参数设置为MultiFrame;对于连续图像采集,则设置为Continuous-10

设置完成后,你还可以生成相应代码,方便后续自动化操作-10

Baumer工业相机用户则可以通过BGAPI SDK进行设置-3。代码中通过pDevice->GetRemoteNode("AcquisitionMode")->SetString("MultiFrame")设置多帧采集模式,再通过pDevice->GetRemoteNode("AcquisitionFrameCount")->SetValue(100)设置采集帧数-3

05 模式选择的关键考量因素

面对这么多采集模式,实际应用中该如何选择?这需要综合考虑多方面因素。

首先要明确应用需求。如果是静态物体检测,单帧模式可能就足够了;如果是高速运动物体追踪,连续或高速采集模式更为合适;如果是与生产线同步的检测,则触发模式是最佳选择。

其次要考虑系统性能。连续采集模式虽然看起来简单,但对相机性能、传输带宽和处理速度要求较高-3

而触发模式可以有效降低数据量,减轻系统负担-3

还要考虑环境因素。在Zivid的文档中,特别提到了环境光频率对采集的影响,建议使用相机检查场景中是否存在闪烁光-7

对于需要避免环境光干扰的应用,可以选择适应电网频率的预设值-7

实践是检验选择的唯一标准。在MERLIC这样的软件中,你可以实时预览不同参数下的图像效果-4

通过不断调整和测试,找到最适合当前应用场景的采集模式组合。


06 应对具体挑战:三种典型场景分析

对于微小工件检测,如螺丝、齿轮等,Zivid推荐使用“Small Features”设置,这需要更长的采集时间(在低端电脑上可能达4700毫秒),但能保留精细的3D边缘-7

在处理高反光金属零件时,镜面反射设置是必要的,但这也意味着更复杂的照明设计和更长的处理时间-7

对于流水线上移动物体的连续检测,块扫描模式通过编码器触发与运动同步,可以在旋转滚筒上捕捉“无尽”图像,这是传统区域扫描难以实现的-8

通过分析这些具体应用场景,用户能更清晰地理解怎么看工业相机采集模式——不仅是理解参数定义,更是将这些模式与实际生产需求相匹配


回到最初的问题,怎么看工业相机采集模式?说到底,这不是技术参数的简单比对,而是工程需求与技术实现的精准匹配

从单帧到连续,从触发到块扫描,每种模式都是为解决特定问题而生。真正看懂采集模式,意味着你能为每个应用场景选择最合适的“看”法。

当生产线上的相机以恰如其分的节奏捕捉每一帧图像时,你会明白,那些看似复杂的参数背后,是工业自动化精准而优雅的节奏。

网友互动问答

网友“视觉新手”提问:刚接触工业视觉,能简单说一下单帧、连续、触发这三种最基础的模式分别在什么情况下使用吗?选择时主要考虑什么?

您好!作为视觉新手,能问出这个问题说明您已经开始深入理解工业相机的核心设置了。这三种基础模式的选择确实很关键:

单帧采集模式最适合静态或低速场景。比如实验室里对样品进行拍照分析、生产线上的定期抽检,或者需要人工介入的特定位置拍摄。Basler文档明确指出,这种模式下拍完一张后需要重新发送采集命令才能拍下一张-1。主要考虑因素是:拍摄频率低、对时序要求不严格、节省处理资源。

连续采集模式则是实时监控和高速检测的标配。比如监控传送带上的连续产品流、运动分析或需要实时反馈的场合。相机一旦启动就会不停地拍,直到你让它停止-1。康耐视系统将其作为默认模式-2。选择时要重点评估系统处理能力——相机、传输带宽和处理器能否跟上这个节奏。

触发采集模式是自动化生产的精髓。当产品到达精确位置时,传感器发送信号,相机瞬间拍摄-3。这确保了每张图片都在完全正确的时刻拍摄,特别适用于高速流水线、与机械臂配合或需要严格同步的测量场景。选择时需设计可靠的触发信号源和时序逻辑。

实际选择时,您可以问自己:我的应用需要多快的节奏?是“偶尔拍一张”、“不停地拍”还是“该拍的时候才拍”?处理系统能承受多大数据流?回答清楚这些问题,选择就明朗了。

网友“产线工程师”提问:我们产线上需要检测旋转滚筒上的标签,目前用普通区域扫描相机效果不好。听说有块扫描模式,这和我们常听到的线扫描有什么区别?改造成本高吗?

您好!您遇到的情况正是块扫描模式的典型应用场景。检测旋转滚筒上的标签,普通区域扫描相机确实力不从心——要么拍不全,要么图像变形。

块扫描模式实际上是用区域扫描相机模拟线扫描功能的智能方式。它会记录由多条线组成的“块”,多个块组合成完整图像-8。与真正的线扫描相机相比,最大优势是使用标准接口(如USB3 Vision),而不是特殊的CoaXPress或CameraLink-8。这意味着您可能不需要更换整个采集系统。

具体到您的旋转滚筒检测,块扫描模式可以通过编码器与滚筒旋转同步,实现“无尽图像”的捕捉-8。巴鲁夫文档中详细介绍了这种设置:编码器每个脉冲触发若干图像块的记录,然后组合成整体图像-8

改造成本方面,如果您的相机支持块扫描模式(如巴鲁夫BVS CA-SF2系列),主要是配置和调试的投入,而非硬件大换血。您需要精确计算每块行数,公式是:每块行数 = (2πrβ/p)n,其中r是滚筒半径,β是图像比例,p是编码器每转脉冲数,n是分频系数-8。设置不当会导致图像间隙或重叠-8

建议先确认现有相机是否支持块扫描模式,然后进行小范围测试。与完整线扫描系统相比,这种方案通常更经济,且保留了区域扫描的灵活性。

网友“软件开发者”提问:用HALCON开发视觉应用时,怎么通过代码控制Mech-Eye相机的采集模式?特别是想在程序中动态切换单帧和多帧采集。

您好!在HALCON中控制Mech-Eye相机的采集模式其实有清晰的路径。梅卡曼德提供了详细的HALCON操作指南-10

首先是通过图像采集助手进行可视化设置。连接相机后,在参数选项卡中找到AcquisitionMode参数。设置为“MultiFrame”可进行多次采集,此时还需设置AcquisitionFrameCount参数指定采集次数-10。设置为“Continuous”则是连续采集-10。这些设置后可以生成对应代码,为您的开发提供基础。

更重要的是通过HALCON算子直接控制。您可以使用set_framegrabber_param算子动态切换采集模式。例如,切换到多帧模式并设置采集100帧的代码思路是:

text
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set_framegrabber_param (AcqHandle, 'AcquisitionMode', 'MultiFrame')
set_framegrabber_param (AcqHandle, 'AcquisitionFrameCount', 100)

切换到连续模式则是:

text
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set_framegrabber_param (AcqHandle, 'AcquisitionMode', 'Continuous')

对于程序中动态切换,您可以设计逻辑:当检测到特定条件时,重新设置AcquisitionMode参数。不过要注意,不同模式切换时可能需要重新初始化采集流程。Mech-Eye的文档提醒,更改DeviceScanType等参数会重置采集区域设置-10

另一个关键是参数组管理。Mech-Eye相机支持参数组功能,您可以提前配置好不同采集模式的参数组,然后在程序中快速切换:

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set_framegrabber_param (AcqHandle, 'UserSetSelector', 'MultiFrame_Mode')
set_framegrabber_param (AcqHandle, 'UserSetLoad', 1)

这样比单独设置各个参数更可靠高效-10

无论采用哪种方式,都建议先通过助手验证效果,再转化为代码实现。HALCON的代码生成功能可以大大减少开发工作量-10