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VSK 威視康 — Cognex 官方授權 PSI 系統整合商
技術概念 · GLOSSARY

Frame Rate FPS 影像速率 Frame Rate (FPS)

工業視覺速度核心指標。Frame Rate(FPS, Frames Per Second)= 相機每秒拍攝張數。產線速度(件/分鐘)× 每件需檢測次數 = 所需 FPS。Cognex 智慧相機 FPS 範圍 30-300+,依機型與設定。

技術概念

相機每秒拍攝張數,由產線速度與每件檢測次數共同決定所需 FPS。

DEFINITION · 完整解釋

以下由 VSK 工程師整理。涵蓋定義、原理、應用情境、與 Cognex 機型對應關係,並附常見 Q&A。

Frame Rate 是什麼?

Frame Rate影像速率FPS, Frames Per Second)= 相機每秒拍攝的影像張數

工業視覺核心指標:

  • 30 FPS = 每秒拍 30 張(一般工業)
  • 60 FPS = 每秒拍 60 張(中速產線)
  • 120-300 FPS = 每秒拍 120-300 張(高速產線)
  • 1000+ FPS = 高速工業相機(特殊應用)

FPS 怎麼算需求?

公式:

所需 FPS = 產線速度(件/秒)× 每件檢測拍照次數 × 安全係數(1.5-2)

範例:

  • 產線速度:300 件 / 分鐘 = 5 件 / 秒
  • 每件拍 1 張
  • 安全係數 1.5
  • 所需 FPS = 5 × 1 × 1.5 = 7.5 FPS

實際選 ≥ 10 FPS 相機即可。

FPS 上限受 4 大因素限制

1. Sensor 讀取速度

  • 12 MP sensor 比 2 MP 慢(資料量大)
  • Cognex Pregius 系列 12MP 可達 30-50 FPS
  • 2MP 可達 100-200 FPS

2. 曝光時間

  • 曝光 10 ms → 理論上限 100 FPS
  • 曝光 1 ms → 理論上限 1000 FPS
  • 高速產線必短曝光 + Strobe

3. 處理時間

  • 拍完還要處理影像(Pattern Matching / 量測)
  • 處理 10 ms → 整體 100 FPS 上限
  • ROI cropping / Binning 可加速

4. 通訊頻寬

  • GigE Vision:1 Gbps(限制 12MP 約 100 FPS)
  • USB3 Vision:5 Gbps
  • CoaXPress:6-12 Gbps(最高速)

Cognex 機型 FPS 規格

各 Cognex 機型 FPS 規格請以 Cognex 官方 datasheet 為準。一般而言:

  • 高解析度機型(12 MP 如 In-Sight 9912)原生 FPS 較低
  • 低解析度 / 一般機型原生 FPS 較高
  • 啟用 ROI / Binning 後 FPS 可進一步提升(依機型而定)

何時需要高 FPS?

✅ 必要高 FPS(> 100 FPS)

  • 高速包裝產線(> 200 件/分鐘)
  • 印刷品質檢測(連續滾動)
  • 紡織品檢測(連續布料)

❌ 不需要高 FPS(30 FPS 足)

  • 一般機械手臂取放(每秒 < 1 件)
  • 治具固定檢測(停下來拍)
  • 樣品抽檢

提升 FPS 的 5 大技巧

1. ROI Cropping

  • 只讀取部分像素 → FPS 倍增
  • 5MP → 1MP ROI = 5× 加速

2. Pixel Binning

  • 2×2 binning → 4× FPS
  • 4×4 binning → 16× FPS(代價:解析度降)

3. 縮短曝光 + Strobe

  • 曝光從 10ms → 1ms → 上限 10× FPS
  • 需 Strobe 補強亮度

4. 升級通訊介面

  • GigE Vision → CoaXPress(4-12× 頻寬)
  • 適合 12MP+ 高速應用

5. 簡化處理邏輯

  • 多餘 ROI / 工具 → 拖慢處理
  • 只跑必要工具

工程師常見問題

Q1:相機規格寫的 FPS 是真的嗎?

A通常是理論上限。實際 FPS 還受:

  • 曝光時間
  • 處理工具複雜度
  • 通訊頻寬

實測才準。VSK 可現場 benchmark。

Q2:30 FPS 跟 60 FPS 差別大嗎?

A:依產線速度:

  • < 100 件/分鐘 → 30 FPS 足
  • 100-300 件/分鐘 → 60 FPS 較穩
  • 300 件/分鐘 → 120 FPS+

Q3:FPS 越高越好嗎?

A不一定。高 FPS 帶來:

  • ✅ 更高速產線適用
  • ❌ 更貴
  • ❌ 處理數據量大
  • ❌ 儲存壓力(NG 影像保存)

實際需求選即可。

Q4:可以同時拍多個相機嗎?

A可以。多相機系統用統一 trigger 訊號同步。Cognex 工業相機支援硬體 trigger 同步多相機,常見 4-8 相機協作配置。

想評估您的應用需要多少 FPS?

VSK 提供完整速度評估:

  1. 產線速度測量 — 量您現場件/分鐘
  2. FPS 計算 — 推薦最低需求 + 安全係數
  3. Cognex 機型對應 — 不超規 / 不過買
  4. 整合測試 — VSK 現場 benchmark

請告訴 VSK 您的產線速度 + 工件大小,VSK 工程師評估後會盡快與您聯繫。

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