1. 课程导入与Teledyne高分辨率工业检测系统全景
欢迎进入《Teledyne高分辨率工业检测系统开发》课程。在正式动手写第一行采集代码之前，我们需要先建立一张"系统全景图"：这套系统由哪些硬件与软件构成、它们之间如何连接、数据从哪里来又流向哪里、典型应用场景对分辨率与速度提出了什么要求，以及一个完整的开发流程大致分为哪几个阶段。只有把这张全景图装进脑子里，后续的相机选型、接口配置、图像处理与缺陷判定才不会变成零散的知识点堆砌。
一、学习目标
完成本课程后，你应当具备以下能力：能够根据检测精度与视野范围反推所需相机分辨率；能够区分GigE Vision、USB3 Vision、Camera Link、CoaXPress等接口在带宽、线缆长度与成本上的取舍；能够使用Teledyne DALSA的Sapera LT或Teledyne FLIR的Spinnaker SDK完成相机枚举、参数配置与连续采集；能够设计一套包含触发、曝光、传输、处理、判定与输出的完整检测链路；并能够针对划痕、缺件、尺寸偏差、字符缺陷等典型缺陷，选择合适的预处理与判定策略。
二、系统组成：从光学到决策的六层结构
一套高分辨率工业检测系统可以自上而下拆解为六个层次。最上层是光学层，包括镜头、光源与滤光片，它决定了"能不能看清"；第二层是成像层，即工业相机与图像传感器，决定了"能看多细"；第三层是接口与传输层，包括线缆、采集卡与协议栈，决定了"能传多快"；第四层是计算层，即工控机、GPU或嵌入式处理单元，决定了"能算多快"；第五层是算法层，涵盖标定、预处理、特征提取与缺陷判定；第六层是执行与交互层，包括PLC、剔除机构、报警与人机界面。这六层任何一层成为瓶颈，整条链路的分辨率或节拍都会被打折扣。
三、典型应用场景与分辨率需求
高分辨率检测并非"像素越高越好"，而是由检测精度与视野共同决定。假设我们需要检测一块200 mm × 150 mm的PCB，最小缺陷尺寸为0.05 mm，则单方向所需像素数约为200/0.05 = 4000像素。考虑3~5像素的可靠检出余量，实际应选择约12000像素宽的相机，例如Teledyne DALSA Linea系列线阵相机或Genie Nano系列面阵相机。若视野缩小到20 mm × 15 mm的芯片表面，同样0.05 mm缺陷只需约400像素，此时高分辨率相机反而可能因视野过大而浪费。典型场景包括：半导体晶圆表面缺陷检测（亚微米级）、PCB焊点与线路检测（数十微米级）、液晶面板Mura检测（大视野高均匀性）、锂电池极片涂布检测（高速线阵）、以及药品包装字符与缺粒检测（中等分辨率高速节拍）。
四、开发流程总览
一个可落地的开发流程通常包含六个阶段，但各阶段之间并非严格串行，而是存在反复迭代。第一阶段是需求分析与指标分解：明确缺陷类型、最小缺陷尺寸、检测节拍、误检率与漏检率上限。第二阶段是光学与相机选型：根据分辨率公式反推像素数，根据节拍反推帧率与曝光时间，根据传输距离选择接口。第三阶段是环境搭建与相机连通：安装SDK、配置IP或采集卡、枚举设备、验证连续采集。第四阶段是图像采集与预处理：设置触发模式、曝光、增益、白平衡，进行平场校正与去噪。第五阶段是算法开发与调参：标定像素当量、提取ROI、设计判定规则或训练模型。第六阶段是系统集成与验证：与PLC联调、统计误检漏检、优化节拍、形成SOP。