2. Teledyne线扫相机选型方法
线扫相机的选型不是“挑一台参数最高的相机”，而是把产线速度、检测精度、视场宽度、接口带宽和镜头放大倍率放在同一组约束里求解。只要其中一项先被确定，其余参数就会被反向锁定。本节按工程上最常用的顺序展开：先由精度和视场确定分辨率，再由产线速度确定行频，随后用传感器尺寸与镜头匹配视场，最后用接口带宽校验数据能否完整传出。
一、分辨率：从最小缺陷尺寸反推像素数
线扫相机的分辨率由横向像素数决定，选型起点是“要看到多小的缺陷”。工程上通常要求最小缺陷至少覆盖 2～3 个像素，才能稳定检出并做尺寸测量。设最小缺陷尺寸为 d（mm），像素当量为 p（mm/pixel），则需满足 p ≤ d / k，其中 k 为像素覆盖系数，检测类取 2，测量类取 3～4。
例如检测幅宽 FOV = 400 mm，最小缺陷 0.1 mm，按 k=2 计算，像素当量需 ≤ 0.05 mm/pixel，则横向像素数 N ≥ FOV / p = 400 / 0.05 = 8000 pixel。此时应选择 8K（8192 pixel）或 16K（16384 pixel）相机。若选 8K，实际像素当量为 400/8192 ≈ 0.0488 mm/pixel，满足要求；若选 4K（4096 pixel），像素当量为 0.0977 mm/pixel，缺陷仅覆盖约 1 个像素，检出稳定性不足。
二、行频：与产线速度直接挂钩
线扫相机每次曝光只采集一行，行频（line rate，单位 kHz）决定每秒能扫描多少行。设产线运动速度为 v（mm/s），纵向像素当量为 p_y（mm/pixel），则所需行频 f ≥ v / p_y。为保证纵向与横向像素当量一致（避免图像拉伸），通常令 p_y = p_x。
继续上例：产线速度 500 mm/s，像素当量 0.05 mm/pixel，则 f ≥ 500 / 0.05 = 10000 Hz = 10 kHz。若相机最高行频为 8 kHz，则无法在 500 mm/s 下保持 0.05 mm 的纵向分辨率，只能降低速度到 400 mm/s，或改用更高行频型号。反过来，若相机行频为 20 kHz，则允许速度上限为 20 kHz × 0.05 mm = 1000 mm/s。
行频还受曝光时间限制：曝光时间 t_exp 必须小于行周期 T = 1/f。10 kHz 对应行周期 100 μs，若曝光时间设为 80 μs，则每行只有 20 μs 用于读出，需确认相机在该行频下是否支持此曝光占空比。产线速度越高，曝光时间越短，对光源亮度和镜头通光量的要求也越高。
三、传感器尺寸与镜头匹配
传感器尺寸决定镜头视场与放大倍率的关系。设镜头放大倍率为 β，传感器横向尺寸为 W_s（mm），则视场 FOV = W_s / β。反过来，已知 FOV 和传感器尺寸，可求所需放大倍率 β = W_s / FOV。
例如 8K 相机像素尺寸 5 μm，横向 8192 pixel，则传感器宽度 W_s = 8192 × 0.005 mm = 40.96 mm。要覆盖 400 mm 视场，放大倍率 β = 40.96 / 400 ≈ 0.1024，即约 0.1×。此时镜头需支持 0.1× 放大倍率且像面尺寸不小于 40.96 mm，否则边缘会出现暗角或分辨率下降。若改用 16K 相机（像素 3.5 μm，16384 pixel），传感器宽度约 57.3 mm，同样 400 mm 视场下放大倍率约 0.143×，镜头选型范围更宽，但接口带宽压力更大。
四、接口类型与带宽校验
接口决定数据能否实时传出。所需带宽 B = N × f × b，其中 N 为像素数，f 为行频，b 为每像素字节数（8 bit 灰度取 1，10 bit 取 2 字节对齐）。上例 8K、10 kHz、8 bit：B = 8192 × 10000 × 1 ≈ 81.9 MB/s。若用 10 bit 输出，则约 163.8 MB/s。
常见接口的可用带宽参考：GigE Vision 约 100 MB/s，Camera Link Base 约 255 MB/s，Camera Link Full 约 680 MB/s，CoaXPress 单通道约 500 MB/s，USB3 Vision 约 350 MB/s。81.9 MB/s 可用 GigE 或 USB3；163.8 MB/s 建议 Camera Link Base 或 USB3；若 16K、20 kHz、8 bit，则 B ≈ 16384 × 20000 × 1 ≈ 327.7 MB/s，需 Camera Link Full 或 CoaXPress 多通道。接口选择还要考虑线缆长度：GigE 可到 100 m，Camera Link 通常 10 m 以内，CoaXPress 可到 40 m 以上。
五、参数匹配计算表（示例）
把上述关系整理成可复用的计算表，便于在选型时逐项填写和校验。下表为示例参数，实际项目需按现场条件替换。
| 参数 | 符号 | 示例值 | 计算/来源 |
|---|---|---|---|
| 视场宽度 | FOV | 400 mm | 被测物幅宽 |
| 最小缺陷 | d | 0.1 mm | 检测要求 |
| 像素覆盖系数 | k | 2 | 检测类取 2 |
| 像素当量 | p | 0.05 mm/pixel | p ≤ d/k |
| 横向像素数 | N | 8192 | N ≥ FOV/p |
| 产线速度 | v | 500 mm/s | 产线节拍 |
| 所需行频 | f | 10 kHz | f ≥ v/p |
| 像素尺寸 | — | 5 μm | 相机规格 |
| 传感器宽度 | Ws | 40.96 mm | N × 像素尺寸 |
| 镜头放大倍率 | β | 0.1× | β = Ws/FOV |
| 数据带宽 | B | 81.9 MB/s | N × f × 字节数 |
| 接口余量 | — | 18% | 100 − 81.9 |
六、选型中的常见冲突与处理
实际选型常遇到三类冲突。第一，行频不足：产线速度已定，相机行频上限低于 v/p，此时可降低产线速度、增大像素当量（牺牲精度）或换更高行频相机。第二，带宽不足：分辨率与行频都满足，但接口带宽超限，可改用更高带宽接口、降低 bit 深度（10 bit 转 8 bit）或采用多相机分区扫描。第三，镜头不匹配：传感器尺寸大于镜头像面，边缘暗角，需换大像面镜头或降低放大倍率。
选型的最终判断标准是：在目标产线速度下，最小缺陷至少覆盖 2 个像素，纵向与横向像素当量一致，接口带宽留有 15%～20% 余量，镜头像面覆盖传感器全宽。四项同时满足，才算完成一次可落地的线扫相机选型。