2. In-Sight硬件选型与工位布局
多工位视觉检测系统的硬件选型不是“挑一台分辨率最高的相机”这么简单。它本质上是一个从检测任务反推光学参数、再反推机械布局的约束求解过程。选型一旦偏差，后续无论算法如何调优，都会受限于成像质量本身。本节围绕相机、镜头、光源与工位布局四个相互耦合的环节，给出可落地的选型与规划方法。
一、从检测任务反推相机型号
In-Sight 系列覆盖从紧凑型 2000 系列到高性能 8000/9000 系列，选型第一步是明确三个输入：最小可检特征尺寸、单工位视野（FOV）以及节拍要求。以某汽车零部件多工位检测线为例，工位 A 需检测 M6 螺纹孔是否存在，最小特征约 0.3 mm；工位 B 需读取 12 mm × 12 mm 的 DataMatrix 码；工位 C 需检测密封面划痕，最小宽度 0.05 mm。
分辨率估算遵循“最小特征至少占 3～5 个像素”的经验准则。工位 C 若 FOV 为 40 mm × 30 mm，按 5 像素/特征计算，所需水平像素数约为 40 ÷ (0.05 × 5) = 160，看似很低，但划痕检测依赖对比度与边缘连续性，实际建议按 3 像素/0.05 mm 即 0.0167 mm/像素，则水平像素需 40 ÷ 0.0167 ≈ 2400，应选择 500 万像素（2448 × 2048）级别相机，如 In-Sight 8402 或 8405。工位 A 特征较大，200 万像素（1600 × 1200）的 In-Sight 7200 即可满足。工位 B 读码对分辨率要求不高，但对景深和运动模糊敏感，宜选全局快门机型。
二、镜头与光源的匹配
镜头选型由工作距离（WD）、视野和传感器尺寸共同决定。焦距计算公式为：f = (传感器尺寸 × WD) ÷ FOV。以工位 C 为例，选用 2/3″ 传感器（8.8 mm × 6.6 mm），WD 设定为 300 mm，FOV 宽 40 mm，则 f = (8.8 × 300) ÷ 40 = 66 mm，应选 65 mm 定焦镜头。若 WD 只能做到 150 mm，则 f ≈ 33 mm，选 35 mm 镜头。注意：焦距偏短会增大畸变，对划痕检测不利，应优先保证 WD 充足。
光源匹配的核心是“让缺陷与背景产生最大对比”。螺纹孔检测宜用同轴光或低角度环形光，使孔内阴影与孔外平面形成明暗差；DataMatrix 读码宜用红色或白色条形光，避免反光；划痕检测则常用暗场低角度光，让划痕散射光进入镜头而平面反射光偏离。光源控制器需支持频闪同步，曝光时间与频闪脉宽匹配，避免运动拖影。
三、多工位物理布局与视野规划
多工位布局要同时满足三个约束：工位间距、视野不重叠、维护空间。工位间距由传送带速度和相机响应时间决定。若传送带速度 v = 200 mm/s，相机从触发到曝光完成需 30 ms，则工件在触发后移动 6 mm，触发位置需提前 6 mm 设置。相邻工位间距建议不小于 400 mm，避免光源相互干扰和机械干涉。
视野规划要留出 10%～15% 的余量，防止工件定位偏差导致特征出界。以工位 C 为例，FOV 设计为 40 mm × 30 mm，实际工件区域 34 mm × 26 mm，余量约 15%。同时要确认景深覆盖工件高度变化：若工件表面高度波动 ±2 mm，镜头景深需大于 4 mm，否则需增加自动对焦或缩小光圈。
安装角度也需规划。相机光轴应尽量垂直于检测面，倾斜角超过 15° 会引入透视畸变，影响尺寸测量。若必须倾斜，应在标定环节使用透视校正。光源与相机夹角根据检测类型确定：明场检测夹角小于 30°，暗场检测夹角大于 60°。
四、选型检查清单
| 检查项 | 工位 A | 工位 B | 工位 C |
|---|---|---|---|
| 像素当量（mm/px） | 0.019 | 0.031 | 0.0167 |
| 相机分辨率 | 1600 × 1200 | 1600 × 1200 | 2448 × 2048 |
| 镜头焦距 / WD | 25 mm / 200 mm | 16 mm / 250 mm | 65 mm / 300 mm |
| 光源类型 | 低角度环形光 | 红色条形光 | 暗场低角度光 |
| 景深需求 | ≥ 3 mm | ≥ 5 mm | ≥ 4 mm |
| 触发方式 | 编码器 + 光电 | 编码器 + 光电 | 编码器 + 光电 |
完成上述选型后，建议在实地安装前用 In-Sight 的仿真模式或临时搭建平台验证成像效果，重点观察缺陷对比度、码的可读性和边缘锐度。只有成像达标，后续的算法配置才有意义。