一、相机介绍及选型方法

1. 工业相机介绍
工业相机与我们手机上面的相机或者我们单反相机不同，工业相机它能够使用各种恶劣的工作环境，比如说高温，高压，高尘等。工业相机主要有面阵相机和线阵相机，线阵相机主要用于检测精度要求很高，运动速度很快的场景，而面阵相机应用更为广泛。

线阵相机
这种相机呈现出线状，一般上只在两种情况下使用这种相机，一是被检测视野为细长的带状，多用在滚筒上检测；二是需要很大的视野和很高的精准度。我们看到的线阵相机的物体二维图像是通过多次线阵扫描组合形成的。

线阵相机的优点就是可以做很多一维像元数，而且总像元数也比面阵相机少，像元尺寸比较灵活，帧幅数高，特别适用于一维动态目标的测量。

面阵相机
面阵相机机器视觉应用更加广泛。面阵CCD的优点是可以直接获取二维图像信息，测量图像直观。可以短时曝光，利于抢拍动态景物，也可以拍静态景物。由于我平时使用的基本都是面阵相机，所以这里主要介绍面阵相机的选型。

2. 工业相机选型
（1）CCD/CMOS
如果拍摄目标是静态不动的，为了节约成本，可考虑使用CMOS相机，而如果目标是运动的，则优先考虑CCD相机。如果是需要高速采集的，这里指的高速是很高的采集速度，而非指很高的运动速度，可以考虑CMOS相机，因为CMOS的采集速度会优于CCD。如果需要高质量的图像，如进行尺寸测量，可以考虑CCD，在小尺寸的传感器里，CCD的成像质量还是要优于CMOS的。CCD工业相机主要应用在运动物体的图像提取，在视觉自动检查的方案或行业中一般用CCD工业相机比较多。随着CMOS技术的发展，CMOS工业相机由成本低，功耗低也应用越来越广泛。

（2）接口：工业相机的前面就是用来接镜头，都是有专业的标准接口。它的后面，一般有两个接口，一个是电源接口，一个是数据接口。 工业相机的接口分为：USB 2.0/3.0、CamerLink、Gige、1394a/1394b、CoaXPress等类型的接口。这里只介绍几种常用的接口类型。

USB接口：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，假如usb接口供电不稳定的话，那么就可以选择外接电源来进行供电。

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。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。

（3）分辨率
其实从这里才算是正式开始相机的选型。在介绍选型方法之前，有必要介绍一下分辨率、像素、精度、像元尺寸、传感器尺寸之间的关系，不少人总容易在这里弄混。

（4）传感器尺寸
传感器（CCD/CMOS）尺寸的表示方法大惑不解，因为像1/1.8英寸、2/3英寸之类的尺寸，既不是任何一条边的尺寸，也不是其对角线尺寸，看着这样的尺寸，往往难以形成具体尺寸大小的概念。

靶面尺寸=对角线尺寸

靶面面积=传感器宽度x传感器高度

传感器尺寸大，在同样的像素密度下，像元尺寸也会大，这样会增加每个像元的感光面积，对提高图像的质量有益。传感器的尺寸，还能决定视野大小与工作距离。在同样的工作距离、同样的镜头下，传感器尺寸大，可以拍摄更大的视野。

像元尺寸=传感器尺寸/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。对于弱光成像而言，像元尺寸是芯片灵敏度的一种表征。是不是有些迷惑了，听起来感觉和前面所说的相机分辨率很像，前面的相机分辨率值越小，分辨率高，这里是像元尺寸越大， 灵敏度越高。是两个不同的概念。

（6）精度
精度指一个像素表示实际物体的大小，用（um*um）/pixel表示。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，而精度与相机视野有关，是变化的。精度值越小，精度越高。

（7）图片分辨率
图像分辨率比较好理解，就是单位距离内的像用多少个像素来显示，与精度意义相同，只是表示方法不同。

二、选型基本原则
当视野大小即检测目标大小一定时（选相机时一般将目标大小视为视野大小），相机分辨率越大，精度越高，图像分辨率也越大；当视野大小不确定时，不同分辨率相机也能达到同样的精度，这时选择大像素相机可以扩大视野范围，减少拍摄次数，提高测试速度。若1个是1百万像素，另1个是3百万像素，当清晰度相同（精度均为20um/pixel）,第1个相机的FOV是20mm×20mm＝400平方mm，第二个相机的FOV是1200平方mm，拍摄生产线上同样数量的目标，假设第1个相机要拍摄30个图像，第2个相机则只需拍摄10个图像就可以了。