2. 硬件选型与集成：工业相机、镜头、光源、PLC与工控机

硬件选型这事儿，说白了就是给产线“配眼睛、配眼镜、配灯光、配大脑”。

我见过太多项目，算法调得再好，相机选错了，照样白搭。今天咱们就把这套东西捋清楚。

2.1 工业相机选型：核心参数与实战取舍

选相机，先看传感器类型。CMOS还是CCD？

• CMOS：现在主流。帧率高，功耗低，性价比好。我大部分项目都用CMOS。
• CCD：噪声低，动态范围宽。但帧率上不去，价格贵。除非做高精度测量或弱光场景，否则不推荐。

再看分辨率。不是越高越好。你想想看，检测一个10mm的螺丝，用1200万像素的相机，数据量太大，处理速度跟不上。我一般按这个经验来：

帧率也很关键。产线节拍是1秒一个工件，你相机只能拍5帧，那肯定不行。我习惯留30%余量——产线要求10帧/秒，我就选13帧以上的相机。

2.2 镜头与光源匹配：别让好相机“瞎”了

镜头选不好，相机再好也白搭。我遇到过有人用500万像素的相机，配了个200万像素的镜头，结果拍出来糊成一片。

选镜头，主要看这几个参数：

• 焦距：决定视场大小。工作距离固定后，焦距越短，视场越大。
• 光圈：影响进光量和景深。产线上一般用F8~F11，景深够，成像也锐。
• 像面尺寸：必须大于或等于相机靶面尺寸。否则边缘会暗角。
• 畸变：测量类项目，畸变要小于0.1%。普通检测可以放宽到0.5%。

光源这块，学问更大。说白了，光源的作用就是“把要检测的特征凸显出来，把干扰压下去”。

2.3 PLC与工控机选型：谁做决策，谁干苦力

产线实时检测系统里，PLC和工控机的分工很明确：

• 工控机：跑视觉算法、存数据、做人机界面。算力要求高。
• PLC：控制产线动作、接收检测结果、发剔除信号。实时性要求高。

选工控机，我一般看这几点：

• CPU：至少i5以上，复杂检测用i7或至强。
• 内存：16GB起步，图像处理吃内存。
• 接口：至少2个千兆网口（一个接相机，一个接上层网络），多个USB3.0。
• 扩展性：预留PCIe插槽，方便加采集卡或GPU。

PLC选型，重点看响应速度和通信协议：

• 响应时间：从收到信号到输出动作，一般要求小于10ms。
• 通信协议：主流是EtherCAT或Profinet。我习惯用EtherCAT，实时性好。
• I/O点数：留20%余量，方便后期加传感器。

2.4 硬件集成框架图

下面这张图，是我做项目时常用的硬件架构。你看一眼就明白了：

这张图里，感知层负责采集图像和触发信号，处理层做算法分析，控制层执行动作。三层之间通过工业以太网连接，延迟必须控制在毫秒级。

2.5 选型避坑清单

最后，我把自己这些年踩过的坑整理一下，你照着这个清单检查，能省不少事：

• 相机和镜头接口不匹配：C口和CS口差一个垫圈，装不上就尴尬了。
• 光源亮度不可调：产线环境光会变，光源必须能调亮度，最好带PWM控制。
• 工控机散热不够：封闭式工控机容易过热，选型时注意看散热方案。
• PLC扫描周期太长：有些PLC的扫描周期是20ms，做高速剔除根本来不及。
• 网线质量差：工业环境干扰大，一定要用带屏蔽的Cat6a以上网线。