选型之工业相机篇

news2024/9/24 21:23:45

一、概述

23年24年行情不会好，公司各种想办法裁员，在大陆这个大熔炉中只能不断地提炼。我个人主要是在工业领域做2D图像算法和3D算法，但是现在出去都需要全能人才方案、算法、运动控制等，我目前最大的短板就是方案，在去年的几个面试中方案是我的最大减分项，下面我就整理去年的面试经验方案已经我收集到的网上的资料做个整理学习。

需求分析

二、工业相机介绍

0、相机结构

1、芯片尺寸（靶面尺寸）

芯片尺寸(Sensor Size)：传感器的感光面积大小，通常采用对角线长度来表示尺寸规格，单位：英寸。

由于图像传感器行业历史发展原因，这里的 1“=16mm。

例如：2/3”即为相机的对角线尺寸2/3”（11mm）,垂直和水平传感器尺寸分别为6.6mm x 8.8mm。

2、像元尺寸和分辨率、精度、放大倍率

像元尺寸

像元尺寸指芯片像元阵列上每个像元的实际物理尺寸，例如 3.75umx3.75um 等

像元尺寸=传感器尺寸（靶面尺寸）/分辨率（像元个数）

这样就会分别得到宽度及高度上的像元尺寸，
像元尺寸从某种程度上反映了芯片的对光的响应能力，像元尺寸越大，能够接收到的光子数量越多，在同样的光照条件和曝光时间内产生的电荷数量越多

图像分辨率

分辨率：这里图像传感器的分辨率指的是传感器上的像元数量

一个相机的分辨率是2448（H）×2048（V），表示每行的像元数量是2448，像元的行数是2048，此相机的分辨率是500万像素

精度

精度指一个像素表示实际物体的大小，用（um*um）/pixel 表示，精度和视野有关

注意：

像元尺寸并不等于精度， 像元尺寸是相机机械构造时固定的,选项选的就是这个

精度=单个像素尺寸= 视野宽/宽度分辨率 =视野高/高度分辨率

这个一定要分清

放大倍率

放大倍率=像元尺寸/像素分辨率

3、芯片分类

相机基础知识讲解：CMOS和CCD_什么是ccd和cmos?-CSDN博客

类型分为（ Charge Coupled Device, 电荷耦合元件）工业相机和 CMOS （金属氧化物半导体元件）工业相机两类

CCD -Charge Coupled Device-电荷耦合元件

cmos 金属氧化物半导体元件

区别

4、相机分辨率分类

相机分辨率，相机每次采集图像的像素点数，也是指这个相机总共有多少个感光晶片，

通常用万个为单位表示，以矩阵排列，通常相机产品在介绍时会说有千万像素、百万像素等

分辨率越高，成像后的图像像素数就越高，图像就越清晰。常用的工业面阵相机分辨率

有 130 万、 200 万、 500 万、 1200 万、 2000 万、 2500 万、 6500 万、 15000 万等；对于线阵

相机而言，分辨率就是传感器水平方向上的像素数，常见有 1K 、 2K 、 6K 、 8K 、 12K 、 16K 等

案例

5、面阵线阵分类

工业相机主要有面阵相机和线阵相机，对于静止检测或者一般低速的检测，优先考虑面

阵相机，对于大幅面高速运动或者滚轴等运动的特殊应用考虑使用线阵相机。

在选择线阵相机进行检测的时候，要着重考虑机械 Y 方向的震动导致的图像偏差

6、传输接口方式分类

根据传输的距离、传输的数据大小（带宽）选择 USB2.0/3.0 、 1394 、 Camerlink 、

GIGE 千兆网接口等相机，以下是各接口特性表

USB 接口： usb2.0 支持热拔热插、使用便捷、标准统一、可连接多个设备、相机可通过

USB 线缆供电。但没有标准的协议、主从结构， CPU 占用率高、带宽没有保证。 usb3.0 的接

口一般都是可以自供电，但是也可以再接一个电源；在传输协议方面， USB3.0 除了支持传

统的 BOT 协议，可以完全发挥出 5Gbps 的高速带宽优势，不过协议的稳定性没有 Gige 接口

稳定，传输距离短。

Gige 千兆以太网接口：是一种基于千兆以太网通信协议开发的相机接口标准；适用于

工业成像应用，通过网络传输无压缩视频信号；拓展性好，传输数据长度最长可伸展至 100m

（转播设备上可无限延长）；带宽达 1Gbit ，因此大量的数据可即时得到传输；可使用标准

的 NIC 卡（或 PC 上已默认安装）；经济性好，可使用廉价电缆（可使用通用的 Ethernet 电

缆（ CAT-6 ）和标准的连接器；可以很容易集成，且集成费用低；可管理维护性及广泛应用

性。

Camerlink 接口：是一种串行通讯协议。采用 LVDS 接口标准，具有速度快、抗干扰能

力强、功耗低。从 Channel link 技术上发展而来的，在 Channel link 技术基础上增加了一些传

输控制信号，并定义了一些相关传输标准。协议采用 MDR-26 针连接器。高速率，带宽可达

6400Mbps 、抗干扰能力强、功耗低。

Gige 接口简单方便的进行多相机设置，支持 100 米线材输出。 Camera Link 接口是专门

针对高速图像数据需求的标准接口。 USB 3.0 接口具有简单易用，实时性好的特点，很多高

帧率的相机也是 USB3.0 的接口。目前在机器视觉中，应用最广泛的接口是 Gige （以太网）

接口，以太网接口在传输速度、距离、成本等方面较其他接口具有很大的优势。