4. 相机安装与光学调整实战

多相机视觉系统的成像质量，在控制器参数调好之前就已经被机械与光学决定了。XG-X 系列支持多路相机同步采集，但若相机布局、支架刚性、光轴方向、焦距光圈与照明配合不当，再强的算法也难以稳定检出。本节围绕“装得稳、看得正、照得匀、不遮挡”四条主线，给出可落地的安装与光学调整方法。

一、多相机空间布局：先定视场，再定站位

布局的第一步不是选支架，而是把每个工位的检测目标、视场（FOV）与工作距离（WD）写清楚。以一条典型装配线为例：工位 A 检测上表面字符，工位 B 检测侧面卡扣，工位 C 检测底面焊点。三者目标面不同，若强行用一台相机斜视兼顾，会同时引入透视畸变与遮挡。合理做法是按“目标面法线方向”分配相机，使每台相机的主光轴尽量垂直于被测面。

布局时需同时考虑三个约束：视场覆盖（FOV 必须包含目标及定位余量，一般留 10%~20% 余量）、工作距离（由镜头焦距与 FOV 决定，需在镜头调焦范围内）、干涉区（相机本体、镜头、光源、线缆不得进入机械手或夹具运动包络）。可用下式快速估算：

FOV = (传感器尺寸 / 焦距) × 工作距离
例：1/1.8" 传感器宽 7.2 mm，焦距 16 mm，WD 300 mm
FOV ≈ (7.2 / 16) × 300 ≈ 135 mm

若目标宽 100 mm，135 mm 视场可满足并留有余量。多相机之间还应保持基线一致：同一检测面的多台相机尽量等高、等距安装，便于后续标定与坐标统一。

二、支架设计：刚性优先于美观

多相机系统中，支架是精度链的起点。常见错误是用细长铝型材悬臂安装相机，运行中因振动导致图像模糊或标定漂移。支架设计应遵循：缩短悬臂、增大截面、就近固定、避免串联。若必须悬臂，截面惯性矩与长度三次方成反比，长度减半刚性可提升约 8 倍。

推荐做法：每台相机使用独立短支架直接固定在设备机架或龙门横梁上，而非多台相机串在同一根长杆上。相机与支架之间加装微调云台（俯仰/偏转各 ±5°），便于光轴微调。支架材料可选 6061 铝或钢，表面发黑处理以减少杂散光反射。线缆需用扎带固定并留出应力释放弯，避免拖拽相机。

三、光轴对准：让主光线垂直穿过目标中心

光轴对准的目标是：相机主光轴垂直于被测面，且穿过视场中心。操作上可先用激光对准器或十字标定板：将标定板置于工作距离处，调整云台使标定板十字中心与图像中心重合，再观察标定板四角是否同时清晰——若一角清晰一角模糊，说明光轴倾斜或镜头场曲。

对于 XG-X 多相机系统，还需保证各相机坐标系方向一致。建议统一约定：图像 X 向右、Y 向下，Z 沿光轴指向目标。若某台相机倒装，需在控制器中设置图像旋转 180°，否则后续标定与坐标映射会出错。对准完成后应锁紧云台螺钉，并记录各轴角度值，便于复现。

四、焦距与光圈调节：清晰度与亮度的平衡

焦距决定视场与工作距离，光圈决定进光量与景深。调节顺序应为：先定焦距（视场）→ 再调焦（清晰）→ 后调光圈（亮度/景深）。

焦距选择可参考：短焦（8~12 mm）视场大、畸变大，适合大目标；中焦（16~25 mm）通用；长焦（35~50 mm）视场小、畸变小，适合远距离小目标。调焦时先将光圈开至最大，对准高对比度目标（如标定板），旋转调焦环至图像最锐利，再逐步收小光圈。光圈每收小一档（F 数增大），景深增加但进光量减半，需相应提高光源亮度或曝光时间。

注意：F 值过大（如 F16 以上）会因衍射导致整体模糊，一般工业视觉建议工作在 F4~F11。调节完成后应锁紧光圈环与调焦环，防止振动跑焦。

五、消除反光与遮挡：照明与视角的配合

反光多来自金属、玻璃、塑料等镜面反射。消除思路有三：改变光源角度（用低角度暗场光突出划痕，用同轴光消除反光）、改变相机角度（偏离镜面反射方向 10°~20°）、加装偏振片（光源前加起偏器，镜头前加检偏器，旋转至反光最弱）。

遮挡则常由夹具、机械手、相邻相机或线缆造成。排查方法：在图像中观察目标区域是否被固定阴影覆盖，移动可疑部件确认。若无法移动，可改用斜视相机或分体式镜头绕开遮挡，但需重新评估畸变与景深。对于多相机系统，还应避免相机之间互相进入对方视场形成“相机遮挡”，布局时可用 CAD 包络检查。

完成上述安装与光学调整后，多相机系统应达到：各相机视场覆盖目标且留有余量、光轴垂直被测面、图像中心与目标中心重合、景深覆盖目标高低差、反光与遮挡在可接受范围内。此时再进入 XG-X 的相机注册、标定与检测参数设置，才能获得稳定可靠的检出结果。