📚 课程目录第1章工业相机概述

1. 工业相机概述

大家好，我是老张。做机器视觉这行十几年了，每次带新人，第一个绕不开的就是工业相机选型。说白了，相机就是视觉系统的「眼睛」，眼睛选错了，后面的算法再牛也白搭。今天咱们就把工业相机的分类、关键参数和选型原则掰开了聊。

先说说传感器类型。CCD 和 CMOS 之争，在工业圈里其实早就有了定论。

我的经验： 现在 CMOS 技术已经非常成熟了。我去年做的一个锂电检测项目，用的就是全局快门 CMOS，帧率跑到 200fps，图像质量完全够用。除非你搞天文观测或者荧光显微，否则不用死磕 CCD。

再说扫描方式。线阵相机和面阵相机，应用场景完全不同。

避坑指南： 我曾经有个客户，想用面阵相机拍 1 米宽的钢板，结果分辨率死活不够。后来换了线阵相机，配合编码器触发，轻松搞定。记住：面阵看视野，线阵看幅宽和运动精度。

这三个参数，是选型时必须算清楚的。我建议你拿个小本子记下来。

分辨率决定了你能看到多小的细节。比如 500 万像素的相机，分辨率是 2592×1944。但注意，分辨率不是越高越好——分辨率高了，数据量就大，处理速度会变慢。

怎么算？举个例子：你要检测一个 10mm×8mm 的工件，要求精度 0.05mm。那么单方向需要的像素数就是 10 / 0.05 = 200 像素。考虑到边缘和稳定性，一般要留 2-3 倍余量。所以我通常会选 640×480 以上的相机。

帧率就是每秒能拍多少张。产线速度越快，需要的帧率越高。比如产线节拍是 0.5 秒一个工件，那帧率至少 2fps。但如果你要做飞拍（运动过程中拍照），帧率就得翻几倍。

  关键公式： 帧率 ≥ 产线速度 / 视野宽度 × 重叠系数。重叠系数一般取 1.2-1.5，防止漏检。

像元尺寸，就是每个像素的物理大小。常见的有 2.2μm、3.45μm、5.86μm 等。像元越大，感光能力越强，暗光下表现越好。但像元大了，同样分辨率下传感器尺寸就大，成本也高。

嗯，这里要注意：像元尺寸和分辨率是矛盾的。小像元能提高分辨率，但信噪比会下降。我一般的原则是：光照好的场景用 2.2-3.45μm，光照差的场景用 5μm 以上。

选相机不是参数堆砌。我见过太多人拿着参数表比来比去，结果买回来用不了。下面是我总结的选型流程：

我的习惯： 选型时我会先画一个简单的系统框图，把相机、镜头、光源、采集卡、工控机的关系理清楚。这样不容易漏东西。

下面这张图，是我常用的工业相机选型决策流程，你可以参考一下：

光说不练假把式。咱们来算一个实际案例。

场景： 检测手机屏幕上的划痕，视野 20mm×15mm，要求检测精度 0.02mm，产线节拍 0.3 秒一个。

第一步：算分辨率
X 方向：20 / 0.02 = 1000 像素
Y 方向：15 / 0.02 = 750 像素
考虑 2 倍余量：2000×1500，约 300 万像素。所以我选 500 万像素的相机，留足余量。

第二步：算帧率
节拍 0.3 秒，帧率至少 3.3fps。考虑到触发延迟和传输时间，我建议选 10fps 以上的相机。

第三步：选传感器
屏幕检测对图像质量要求高，但产线速度不快。我选全局快门 CMOS，像元尺寸 3.45μm，兼顾画质和成本。

  最终选型： 500 万像素全局快门 CMOS 相机，帧率 15fps，像元 3.45μm，配 25mm 镜头和环形光源。

你看，选型其实不复杂。关键是理清需求，一步步算。别一上来就盯着参数表看，先问自己三个问题：看什么？看多细？看多快？