2. XG-X硬件平台与选型

XG-X 系列是基恩士面向高速、高精度工业成像应用的控制器平台。它的选型不是“挑一个贵的型号”这么简单，而是要把控制器算力、相机接口带宽、分辨率与帧率、镜头视野与工作距离、照明控制器与光源类型这几条链路串起来看。任何一环不匹配，最终都会表现为节拍达不到、图像不稳定或检测精度不足。本节按“控制器—相机—镜头—照明”的顺序，把选型逻辑和计算方法讲清楚，并给出一个可复用的选型实战任务。

一、控制器型号：先看算力与相机路数

XG-X 控制器按处理能力和可接相机数量分档。选型时先明确三个输入：需要几路相机、单幅图像的分辨率、要求的检测节拍（ms/件）。控制器内部的处理单元数量、图像处理流水线深度和内存带宽决定了它能同时跑多少路、每路能跑多快。一般来说：

• 单相机、低分辨率（如 0.3MP～2MP）、节拍宽松（>50ms）的场合，入门型号即可满足；
• 多相机同步、2MP～5MP、节拍 10～30ms 的场合，需要中高配型号，并注意相机接口总带宽；
• 5MP 以上、多路并行、节拍 <10ms 的高精度检测，需要高配控制器，并优先使用高速接口相机。

需要强调的是：控制器标称的“最大相机路数”通常是在低分辨率、低帧率下测得的。实际可用路数要按总数据带宽和处理时间双重约束来核算，不能只看路数指标。

二、相机接口：带宽决定帧率上限

XG-X 常见相机接口包括 GigE Vision、USB3 Vision 以及厂商专用的高速接口。接口的核心参数是有效带宽，它直接限制“分辨率 × 帧率”的乘积。以常见的 GigE（千兆网）为例，理论 1000Mbps，实际有效载荷约 100～120MB/s；USB3 Vision 理论 5Gbps，实际有效约 350～400MB/s。用下面的关系估算：

单帧数据量(Byte) ≈ 宽 × 高 × 位深 / 8
所需带宽(Byte/s) = 单帧数据量 × 帧率
判断：所需带宽 ≤ 接口有效带宽 × 安全系数(0.7~0.8)

例如一台 2448×2048、8bit 的相机，单帧约 5.0MB。若用 GigE，按 100MB/s 有效带宽、0.75 安全系数，可用带宽约 75MB/s，则最高帧率约 75/5.0 ≈ 15fps；若换 USB3，按 350MB/s、0.75 系数约 262MB/s，则可达约 52fps。这就是“接口决定帧率上限”的直接体现。

三、分辨率与帧率匹配：精度与节拍的平衡

分辨率的选择由检测精度反推：先确定最小缺陷或最小特征尺寸，再按“一个特征至少覆盖 3～5 个像素”的经验值确定所需像素数，最后结合视野（FOV）算出分辨率。帧率则由节拍反推：若单件检测需要在 30ms 内完成，且每件需采集 1 幅图，则相机帧率至少 33fps；若需多帧平均或多次曝光，则要按倍数提高。

这里有一个常见误区：盲目提高分辨率会同时抬高数据量、降低帧率、增加处理时间，反而拖慢节拍。正确做法是先满足精度下限，再在“分辨率—帧率—接口带宽”三者间取平衡点。

四、镜头选型与视野计算

镜头选型要同时满足视野、工作距离、靶面、景深四个条件。核心公式为：

FOV(宽) = 靶面宽度 × 工作距离 / 焦距
焦距 f = 靶面宽度 × 工作距离 / FOV(宽)

举例：相机靶面宽 2/3″（约 8.8mm），要求视野宽 100mm，工作距离 300mm，则 f = 8.8 × 300 / 100 = 26.4mm，选 25mm 或 28mm 定焦镜头。若工作距离受限，则需换更短焦距或更大靶面。此外还要检查：镜头靶面是否覆盖相机靶面（否则出现暗角）、景深是否覆盖被测物高度波动、畸变是否在标定可接受范围内。

五、照明控制器与光源类型

照明是成像质量的一半。XG-X 配套照明控制器通常支持常亮、频闪、过驱动三种模式。频闪与过驱动可在极短时间内输出高亮度，适合高速运动物体的“冻结”拍摄，同时延长 LED 寿命。光源类型按检测目标选择：

• 环形光：通用表面照明，适合字符、划痕、装配检测；
• 条形光：大范围或侧向照明，突出边缘与凹凸；
• 同轴光：镜面反射表面（金属、玻璃）的均匀照明；
• 背光：轮廓、尺寸、孔位测量，形成高对比剪影；
• 点光/聚光：局部高亮或远距离补光。

控制器与光源要匹配电压、电流、通道数，并与相机曝光做同步触发，否则会出现亮度不均或运动模糊。

六、选型实战任务

任务背景（示例假设）：检测 80mm×60mm 金属零件上的 0.1mm 划痕，节拍要求 25ms/件，工作距离约 250mm，表面有反光。请完成选型并填写下表。

把上述链路串起来，XG-X 选型的本质就是：用精度定分辨率，用节拍定帧率，用带宽做校验，用视野定镜头，用表面特性定光源，最后用控制器算力兜住整体节拍。任何一项单独看都合理、合起来却不匹配，是实际项目中最常见的返工原因。