1. 工业相机基础
各位同学好，我是老周。做机器视觉这行十几年了，从最早的火线相机到现在的万兆网，摸过的相机少说也有上百款。今天咱们先打好地基——把工业相机的基本概念理清楚。你想想看，如果连相机类型和传感器都分不清，后面谈触发和帧率控制就是空中楼阁。
1.1 工业相机分类
工业相机不像你手机里的摄像头，它得扛得住工厂的恶劣环境。我个人习惯按三个维度来分类：
| 分类维度 | 常见类型 | 典型应用 |
|---|---|---|
| 接口 | GigE Vision / USB3 Vision / CoaXPress / Camera Link | GigE适合远距离，USB3适合桌面，CXP适合高速 |
| 传感器类型 | CCD / CMOS | CCD高画质，CMOS高速度 |
| 扫描方式 | 面阵 / 线阵 | 面阵拍平面，线阵拍连续卷材 |
我的经验：选接口时别只看带宽。GigE虽然只有1Gbps，但线长能到100米；USB3速度快但线长受限。我在一个锂电检测项目里就吃过USB3线长的亏，后来全换成GigE了。
1.2 传感器类型：CCD vs CMOS
这是个老生常谈的话题，但很多人理解有偏差。说白了，两者最大的区别在于读出方式。
- CCD（电荷耦合器件）：所有像素的电荷逐行转移到放大器，一致性极好。但速度慢，功耗高。
- CMOS（互补金属氧化物半导体）：每个像素自带放大器，可以随机读取。速度快，功耗低，但噪声稍大。
我记得2010年左右，高端视觉系统还非CCD不用。但现在？CMOS技术已经非常成熟了。我最近三年经手的项目，95%以上都是CMOS相机。
关键对比：
- CCD：全局快门，低噪声，适合弱光、高精度测量
- CMOS：卷帘快门或全局快门，高帧率，适合高速运动
避坑指南：我曾经在一个半导体封装检测项目里，用了卷帘快门的CMOS相机拍高速移动的芯片，结果图像严重变形。后来换成全局快门的CMOS才解决。记住：拍运动物体，一定要用全局快门！
1.3 关键参数详解
选相机时，有三个参数你必须烂熟于心：分辨率、帧率、像元尺寸。它们互相制约，就像木桶效应。
1.3.1 分辨率
分辨率就是相机能拍多少像素。常见的有500万、1200万、2000万等。但别盲目追求高像素——分辨率越高，数据量越大，帧率就会下降。
1.3.2 帧率
帧率就是一秒能拍多少张。单位是fps（帧每秒）。工业相机从几十fps到几千fps都有。帧率受限于传感器读出速度和接口带宽。
1.3.3 像元尺寸
像元尺寸是每个像素的物理大小，单位微米（μm）。常见的有2.2μm、3.45μm、5.5μm等。像元越大，感光能力越强，但分辨率会降低。
| 参数 | 典型值 | 影响 |
|---|---|---|
| 分辨率 | 500万 ~ 2000万 | 决定检测精度 |
| 帧率 | 30 ~ 1000 fps | 决定检测速度 |
| 像元尺寸 | 2.2 ~ 5.5 μm | 决定感光能力和信噪比 |
我的建议：选型时先算一下你的检测精度要求。比如你要检测0.1mm的缺陷，用500万像素相机配合适的镜头就够了。别一上来就上2000万，帧率上不去，成本还高。
1.4 知识体系结构图
下面这张图把本章的核心知识点串起来了。你可以把它当作一个快速索引。
1.5 选型实战思路
讲完理论，咱们来点实际的。假设你要选一台相机做PCB板检测，你会怎么考虑？
- 先定分辨率：根据最小缺陷尺寸和视野大小算出来。比如视野100mm×100mm，要检0.1mm的缺陷，至少需要1000×1000=100万像素。
- 再定帧率：看产线节拍。如果每秒要检10块板，帧率至少10fps，考虑余量建议15fps以上。
- 最后看像元尺寸：在满足分辨率和帧率的前提下，尽量选像元大的。3.45μm以上比较稳妥。
一句话总结：分辨率决定能不能看清，帧率决定能不能跟上，像元尺寸决定能不能拍好。