2. 成像系统与光源选型

大家好，我是老张。今天咱们聊聊成像系统。说白了，缺陷检测的第一步，就是让相机“看”清楚。看不清楚，后面算法再牛也白搭。我见过太多项目，算法调了三个月，最后发现是光源没选对——嗯，这种坑踩一次就够了。

工业相机分类：面阵 vs 线阵

工业相机就两大类：面阵相机和线阵相机。怎么选？看你的产品形态。

类型	成像方式	适用场景	典型分辨率
面阵相机	一次拍一张矩形图像	小尺寸工件、静态或低速检测	500万~2000万像素
线阵相机	逐行扫描，拼接成图	大幅面、连续运动（如卷材、布匹）	2K~16K 像素/行

面阵相机：我最常用的是500万~1200万像素的。适合检测手机中框、PCB板这类尺寸不大的工件。优点是安装简单，触发一次拍一张。缺点是视野大了分辨率就下来。

线阵相机：做卷材检测的老铁肯定不陌生。我去年做锂电池极片检测，用的就是8K线阵相机。产品在产线上跑，相机逐行扫描，最后拼成一张长图。注意，线阵对运动控制要求极高——速度不稳，图像就变形。

镜头参数：焦距与景深

镜头这东西，很多人只盯着分辨率。其实焦距和景深才是关键。

焦距

焦距决定视场角。公式很简单：

焦距 f = (工作距离 × 传感器靶面尺寸) / 视野宽度

举个例子：传感器靶面宽6.4mm，工作距离200mm，视野宽100mm。那焦距就是 (200×6.4)/100 = 12.8mm。我一般选12mm或16mm的镜头，取整。

避坑指南：我曾经选过8mm的广角镜头，畸变太大，边缘的缺陷全变形了。后来老老实实算一遍，换了16mm的，边缘清晰度明显提升。

景深

景深就是清晰的范围。检测有高度差的工件时，景深不够，边缘就模糊。

参数	对景深的影响
光圈（F值）	F值越大，景深越大（但进光量减少）
焦距	焦距越短，景深越大
工作距离	距离越远，景深越大

光源类型与打光技巧

光源选型，我把它叫“视觉检测的灵魂”。打光打好了，缺陷自己就“跳”出来了。

常见光源类型

• 环形光源：装在镜头周围，打低角度。适合检测划痕、凹坑。我做过一个轴承检测项目，用环形光打45°，划痕清晰得像刀刻的。
• 条形光源：从侧面打光。适合检测边缘、毛刺。比如检测PCB板边，条形光一打，毛刺的阴影就出来了。
• 同轴光源：光通过半透半反镜，与镜头同轴。适合检测高反光表面，比如镜面、玻璃。我做过手机玻璃盖板检测，不用同轴光，反光能把算法搞崩溃。
• 背光源：从背面打光。适合检测轮廓、通孔。比如检测密封圈的完整性，背光一打，缺肉的地方一目了然。

打光技巧：角度与颜色

角度决定对比度。划痕用低角度（15°~30°），凸起用高角度（60°~90°）。我习惯先用手电筒照一下工件，哪个角度缺陷最明显，就用哪个角度打光。

颜色有讲究。红色光穿透性强，适合检测透明物体。蓝色光波长短，适合检测细微划痕。白色光最通用，但遇到彩色背景时，用互补色光能增强对比度。

成像系统知识结构图

下面这张图，是我自己总结的成像系统选型逻辑。从相机到光源，每一步都有对应关系。

你看，从需求出发，先定相机类型，再算镜头参数，最后选光源和打光方式。每一步都影响最终图像质量。我习惯在项目开始前，先画一张这样的选型表，避免后期返工。

实战案例：手机中框划痕检测

最后分享一个真实案例。去年做手机中框划痕检测，中框是铝合金的，表面有拉丝纹理。一开始用环形光打45°，划痕和纹理混在一起，算法根本分不清。

后来我换成同轴光+低角度条形光组合。同轴光消除拉丝纹理的反光，条形光从侧面打出划痕的阴影。效果立竿见影——划痕的对比度从原来的1.2提升到3.5。算法一周就上线了。