三、 工业相机的核心参数

理解这些参数是选择和评估工业相机的关键：

1. 分辨率

   • 定义：传感器上的像素数量，通常用万像素或乘法表示（如 500万像素， 2592 × 2048）。

   • 意义：决定了图像的精细程度。分辨率越高，能检测的细节越多，视野一定时，测量精度越高。

2. 帧率

   • 定义：相机每秒能采集并输出的图像张数，单位是fps。

   • 意义：决定了捕捉运动物体的能力。帧率越高，越适合高速运动的应用（如生产线检测）。

3. 快门类型

   • 全局快门：传感器所有像素在同一时刻曝光。适合拍摄运动物体，图像无变形。是工业相机的主流选择。

   • 滚动快门：传感器逐行顺序曝光。在拍摄高速运动物体时会产生“果冻效应”。成本较低。

4. 传感器尺寸与像元尺寸

   • 传感器尺寸：指感光芯片的对角线尺寸，通常用英寸（如1/1.8”）表示。尺寸越大，通光量越多，成像质量通常越好。

   • 像元尺寸：单个像素的尺寸，单位是微米。像元越大，单个像素的感光能力越强，动态范围和低照度性能越好。

5. 接口类型

   • GigE Vision：基于千兆/万兆以太网，传输距离远（可达100米），成本低，布线简单，是目前最主流的接口之一。

   • USB3 Vision：基于USB 3.0/3.1，即插即用，带宽高，CPU占用低，传输距离较短（通常<5米）。

   • Camera Link：专为高速视觉设计，带宽极高，延迟极低，但需要专用的采集卡，成本高。

   • CoaXPress：超高带宽，传输距离极长（可达100米以上），同时可通过同轴电缆为相机供电，正在成为高速高分辨率应用的新标准。

6. 黑白 vs 彩色

   • 黑白相机：只有亮度信息，分辨率更高，细节更清晰，帧率更高。适用于尺寸测量、字符识别、缺陷检测等大部分应用。

   • 彩色相机：通过Bayer滤镜获取颜色信息，适用于需要颜色区分的应用，如产品分类、医药检测、印刷品检测。

四、 工业相机的主要类型

1. 按传感器技术分

   • CCD相机：感光度高，噪声低，成像质量好，但功耗高，成本高，速度相对较慢。在一些对图像质量要求极高的特定领域仍有应用。

   • CMOS相机：主流选择。功耗低，集成度高，速度快，成本低。随着技术进步，其图像质量已媲美甚至超越CCD。

2. 按外形结构分

   • 板级相机：没有外壳，只是一个电路板，体积小，成本低，需要集成到设备内部。

   • 盒式相机：最通用的形式，金属外壳，坚固耐用，接口齐全，易于安装和维护。

   • 嵌入式智能相机：集成了相机、处理器和视觉软件于一体。它本身就是一个完整的视觉系统，无需连接外部PC即可完成图像采集、处理和结果输出。简化了系统设计。

   • 3D相机：能够获取物体的三维点云数据。常见技术包括：双目立体视觉、结构光、激光三角测量、飞行时间法。用于三维尺寸测量、机器人引导、体积测量等。

五、 工业相机的典型应用场景

工业相机已渗透到现代工业的方方面面：

• 外观缺陷检测：检测产品表面的划痕、污点、凹陷、毛刺等。

• 尺寸与计量：高精度测量工件的长、宽、高、孔径等几何尺寸。

• 识别与读取：读取一维码、二维码、OCR（光学字符识别）。

• 定位与引导：为工业机器人提供目标物体的坐标和角度，引导其进行抓取、装配、焊接等。

• 分类与分拣：根据颜色、形状、大小等特征对产品进行自动分类。

• 医药与生命科学：细胞分析、药品包装检测、手术导航。

• 智能交通：车牌识别、交通流量监控、违章抓拍。

• 安防与监控：高端安防系统、人脸识别、行为分析。

六、 如何选择工业相机？

选择工业相机是一个系统性的过程，通常需要考虑以下步骤：

1. 明确应用需求：我要检测什么？精度要求多高？生产线速度多快？

2. 确定分辨率：根据视野范围和精度要求，计算出所需的最小分辨率。

3. 确定帧率：根据生产节拍和运动速度，确定所需的最低帧率。

4. 选择传感器与快门：大多数工业应用选择CMOS全局快门相机。

5. 选择接口：根据传输距离、带宽需求和预算，选择GigE, USB3等。

6. 考虑其他因素：是否需要彩色？工作环境如何（是否需要防水防尘）？预算范围？

总结：

工业相机是自动化、智能化生产的“智慧之眼”。它以卓越的性能和可靠性，在质量控制和效率提升方面发挥着不可替代的作用。随着技术的不断发展，工业相机正朝着更高分辨率、更高速度、更智能（AI集成）和更易用的方向演进。