3. 图像采集与相机参数配置

在 XG-X 系统中，检测逻辑再精巧，也必须建立在“拿得到一张稳定、清晰、可重复的图像”这一前提之上。图像采集环节一旦不稳定，后续的滤波、边缘提取、匹配、测量都会出现随机波动，甚至让本来正确的算法被误判为不可靠。本节围绕相机选型、触发模式、曝光与增益、光源配合四个要素，说明如何完成一个稳定采集任务的前置配置。

一、先明确“拍什么”，再决定“用什么拍”

相机选型的起点不是参数表，而是检测对象与精度要求。需要先确认三件事：视野范围（FOV）、最小可分辨特征尺寸、以及被测物是否运动。以示例任务为例：检测一块 80 mm × 60 mm 的金属件上的两个 φ2 mm 定位孔，要求孔位测量重复精度优于 0.05 mm。若选用 500 万像素相机（约 2448 × 2048），水平方向覆盖 80 mm 时，单像素对应约 0.0327 mm/pixel，理论上满足 0.05 mm 的重复精度；但实际还要为边缘提取留出 3～5 个像素的过渡带，因此建议视野略大于工件，或提高分辨率余量。若被测物在传送带上以 200 mm/s 运动，还需评估曝光时间内的运动模糊：曝光 200 μs 时位移约 0.04 mm，已接近精度极限，此时应缩短曝光或采用频闪光源。

镜头方面，需根据工作距离和视野计算焦距。近似关系为：焦距 f ≈ 工作距离 × 传感器尺寸 / 视野尺寸。例如传感器宽度 8.4 mm、工作距离 300 mm、要求视野 100 mm，则 f ≈ 300 × 8.4 / 100 ≈ 25.2 mm，可选 25 mm 定焦镜头。若工作距离受限，则需改用短焦或远心镜头；对尺寸测量要求高时，远心镜头能显著减小透视误差。

二、触发模式：让采集与运动节拍对齐

XG-X 支持多种触发方式，常见有内部自由运行、外部硬件触发和编码器触发。自由运行适合静态或低速场合；外部光电传感器触发适合工件到达固定位置时抓拍；编码器触发则用于传送带连续运动场景，可按固定位移间隔采集，保证不同速度下图像位置一致。

配置外部触发时，需关注三个参数：触发极性（上升沿/下降沿）、触发延迟（从信号到曝光的等待时间）和触发滤波（去抖时间）。例如光电传感器检测到工件前沿后，若相机安装位置与传感器存在 120 mm 间距、传送带速度 200 mm/s，则理论延迟约 600 ms；实际配置时可在 XG-X 的触发设置中填入延迟值，使工件中心正好落在视野中央。若现场有振动或传感器抖动，可设置 1～5 ms 的触发滤波，避免误触发。

三、曝光与增益：优先“加光”，谨慎“加增益”

曝光时间决定传感器感光时长，增益则是对信号的电学放大。两者都能提高图像亮度，但代价不同：延长曝光会增加运动模糊，提高增益会放大噪声。因此配置顺序应是：先固定曝光到不产生明显运动模糊的上限，再调整光源亮度，最后才用少量增益补足。

以示例任务为例，传送速度 200 mm/s、允许运动模糊 0.03 mm，则曝光上限约 150 μs。若此时图像偏暗，应优先提高光源功率或缩短工作距离；若仍不足，可将增益从 0 dB 提到 6 dB，但需观察图像噪声是否影响边缘提取。XG-X 中可通过实时直方图判断：理想情况下背景灰度集中在 30～50，工件边缘过渡带清晰，目标区域灰度在 180～220，且不出现大面积 255 饱和。若饱和，应降低曝光或光源，而不是继续加增益。

四、光源配合：让“该亮的地方亮，该暗的地方暗”

光源不是单纯照亮，而是制造对比度。常见方式包括：环形光用于一般表面照明；低角度光用于突出划痕、字符等微小起伏；背光用于轮廓测量，使工件呈黑色剪影；同轴光用于高反光金属表面，减少镜面反射干扰。对于金属件定位孔检测，若孔内需要与表面形成明显差异，可采用环形光加漫射板，或使用背光让孔形成通透亮斑。

光源与相机曝光必须同步。若使用频闪光源，需确认频闪持续时间小于曝光时间，并设置正确的触发极性。例如曝光 150 μs、频闪 100 μs，则频闪应在曝光开始后立即触发，确保能量集中在有效感光窗口内。若频闪与曝光错位，会出现图像亮度忽明忽暗，直接导致二值化阈值失效。

五、配置检查与结果判断

完成上述设置后，建议按以下顺序验证：第一，连续采集 20 帧，观察直方图峰值位置是否稳定，波动应小于 ±5 灰度级；第二，用同一工件重复放置 10 次，测量定位孔中心坐标，重复性标准差应小于 0.05 mm；第三，在传送带运行状态下采集，确认图像无拖影、无触发丢失；第四，检查边缘过渡带宽度，若超过 5 个像素，说明离焦或曝光过度，需重新调整镜头光圈或光源。

当采集图像在连续运行中保持灰度稳定、边缘清晰、位置一致时，才具备进入后续检测逻辑设计的条件。否则，任何算法调参都只是在补偿采集端的不稳定，难以获得可复现的检测结果。