3. 多相机选型与镜头匹配

在XG-X多相机系统中，相机与镜头的选型不是“先买相机再配镜头”的简单拼装，而是一个由检测需求反向推导的约束求解过程。视野（FOV）、精度、工作距离（WD）、景深（DOF）和速度这五个参数彼此牵制：想看得更宽，精度就会下降；想离得更远，景深和分辨率往往要重新权衡；想跑得更快，曝光时间和数据传输又成为新的瓶颈。本节围绕这五个参数，给出可执行的选型与匹配方法。

一、从精度反推所需分辨率

选型的第一步不是看相机型号，而是确定“最小可检特征”。假设某工位需要检测PCB上直径0.2mm的焊点缺陷，且要求缺陷在图像中至少占据3个像素才能被稳定识别，那么系统的像素当量（每像素代表的实际尺寸）必须满足：

像素当量 = 最小特征尺寸 / 所需像素数
         = 0.2 mm / 3 px
         ≈ 0.067 mm/px

若该工位视野为100mm×80mm，则所需水平像素数为：

水平像素 = FOV宽 / 像素当量 = 100 / 0.067 ≈ 1493 px
垂直像素 = FOV高 / 像素当量 = 80  / 0.067 ≈ 1194 px

因此，相机分辨率至少应达到150万像素以上。实际选型时通常留20%~30%余量，选择200万像素（如1600×1200）的XG-X兼容相机较为稳妥。这里的关键是：像素当量由精度决定，分辨率由视野和像素当量共同决定，二者不能颠倒。

二、镜头焦距与工作距离的匹配

确定相机分辨率后，需要选择能在给定工作距离下覆盖所需视野的镜头。焦距f、工作距离WD、视野FOV和传感器尺寸S之间的关系为：

f = WD × S / FOV

假设选用1/1.8英寸传感器（靶面约7.2mm×5.4mm），工作距离限定为300mm，要求视野100mm宽，则：

f = 300 × 7.2 / 100 = 21.6 mm

应选择焦距接近的定焦镜头，如25mm或20mm。若选25mm，实际视野约为86mm，偏小；若选20mm，实际视野约为108mm，略有余量。此时需要回到精度验算：20mm镜头下像素当量约为108/1600≈0.0675mm/px，仍满足0.2mm/3px的要求，因此20mm是可行选择。

三、景深与光圈、工作距离的权衡

景深决定了目标在光轴方向上多大范围内仍能清晰成像。对于有高度差或振动的工作场景，景深不足会导致部分区域模糊。景深与光圈F值、焦距、工作距离和允许弥散圆直径相关，近似关系为：

DOF ≈ 2 × F × δ × WD² / f²

其中δ为允许弥散圆直径（通常取2~3个像素尺寸）。以20mm镜头、WD=300mm、F=8、δ=0.01mm为例：

DOF ≈ 2 × 8 × 0.01 × 300² / 20² ≈ 36 mm

若目标高度差为20mm，该配置可以覆盖；若高度差达到50mm，则需要缩小光圈（如F=16）或缩短工作距离。但缩小光圈会减少进光量，必须同步增加曝光时间或补光强度，这又会影响速度。

四、速度约束与多相机同步

XG-X控制器的多相机同步能力是选型时必须考虑的系统级因素。单相机曝光时间、读出时间和处理时间之和必须小于节拍要求。以50ms节拍为例，若曝光5ms、读出8ms、处理25ms，则单相机总耗时约38ms，余量12ms。若同一工位需要2台相机从不同角度拍摄，且XG-X支持并行触发，则两台相机可同时曝光和读出，处理时间若也能并行，总耗时仍约38ms；若处理串行，则需25×2=50ms，超出节拍。

因此，多相机选型时要确认三点：相机是否支持硬件触发同步；XG-X的相机接口是否支持多路并行采集；处理算法能否分配到不同CPU核心或流水线执行。对于高速场景，优先选择全局快门CMOS相机，避免卷帘快门在运动拍摄中产生果冻效应。

五、选型检查清单

实际选型中，建议先用上述公式完成一轮纸面计算，再用实际镜头和相机在目标工作距离下拍摄标定板，测量实际视野、像素当量和景深范围。XG-X的标定工具可以直接输出像素当量，与计算值对比，偏差超过5%时应检查镜头焦距标称值、传感器尺寸参数或工作距离测量是否准确。只有计算值与实测值一致，选型才算闭环。