视觉之相机硬件选型
硬件
1）相机
2D相机类型： 线阵（一行一行成像，拼接成图），像素高，速度慢 面阵（瞬间成像），像素低，速度快（市面常见） 芯片：CCD（性能好） CMOS（价格低，主导） 颜色模式：黑白相机、彩色相机（颜色识别、深度学习） 传感器大小：单位 英寸， 常见尺寸有1、2/3、1/2、1/3、1/4英寸等。1英寸cmos传感器是16mm。这里的”英寸“表示的并不是传感器的整体尺寸，而是表示的是成像的尺寸，成像区域只有传感器整体尺寸的三分之二左右，也就是16mm。所以1英寸传感器并不是等于25.4毫米，而是16mm 数据接口： 1）Gige（网口）：使用最多，稳定、传输距离远（<100m）,带宽（<1000Mb/s） 2）USB（串口）：传输距离（<5m）,带宽（USB1<12Mb/s,USB2<480Mb/s， USB3<5GB/s） 3）CameraLink（图像采集卡接口）：传输距离（<10m）,带宽（2380Mb/s ~7140Mn/s） ？什么时候 图像采集卡：数据量大 3D线扫相机，成本高 曝光方式：逐行扫描、全局曝光（飞拍） 相机帧率：每秒能拍多少张图 60fps
2）镜头
作用：辅助相机成像
镜头接口：C口C-Mount、CS口、M12口、F口 镜头的接口与相机保持一致即可 镜头分类：1）定位 >> FA 镜头（鱼眼镜头） >> 广角镜头 2）测量 + 缺陷 >> 远心镜头 畸变：图像扭曲，影响精度。 FA镜头： 优点：视野大，成本低 缺点：放大倍率会变化，畸变大 远心镜头： 优点：放大倍率恒定，畸变小 2% 缺点：视野小、成本高、体积大
镜头参数
1）工作距离：WD，被测物表面到镜头的距离 2）视野：FOV，能拍到多大面积 3）景深：在多个高度都能成像清晰，最高度-最低度=景深 4）接口：保持与相机一致（C、CS、F...），多为C接口 5）分辨率：使用的CCD像素大小，保持与相机一致，或者大于相机分辨率 6）靶面尺寸：像面尺寸，保持与相机一致，使用的CCD的靶面大小（芯片大小） 7）焦距：焦距大，视野小
计算公式
焦距f ＝ WD × 靶面尺寸( H or V) / FOV( H or V) 视场FOV ( H or V) ＝ WD × 靶面尺寸( H or V) / 焦距f 视场FOV( H or V) ＝ 靶面尺寸( H or V) / 光学倍率 工作距离WD = f(焦距）× 靶面尺寸/FOV( H or V) 光学倍率 ＝ 靶面尺寸( H or V) / FOV( H or V)
3）光源
光源：辅助成像（亮度、特征提取）
光源类型：
环形光：有台阶的特征（小物体）
条形光：局部高亮
面阵光：亮度均匀（大视野）
碗光：有台阶的特征（小物体）
同轴光：高亮、亮度均匀（小视野）
线光：线扫2d专属
打光角度：正面光、背面光、侧面光（注意调整角度避免反射）
颜色：不同颜色光打在不同颜色物体上 成像会不同（颜色）。包括白色光、蓝色光、红色光、绿色光和红外光
配件：
偏光镜 （反光）
滤镜（过滤杂光）
选型计算案例
旋转相机： 已知条件待检测物体大小 25mm*15mm 检测精度 0.01mm 视野范围 30mm*20mm 计算相机最小分辨率=（30/0.01）*（20/0.01 ）= 3000*2000= 600 万像素，相机分辨率至少为 600 万像素； 为减少误差，提高系统的精确度和稳定性，实际使用中一般用2-5个像素对应一个最小缺陷特征，则相机分辨率为 600万*3 = 1800万；（如果有 GRR \CPK 等验证通常选取高出 2-10 倍的，提高数据测试通过率） 最终选用 2000万 像素相机（5472*3648） 选择镜头，已知条件： 1.视野范围：30mm * 20mm 2.物距：100mm 3.相机按照前面选的 2000万 像素（5472*3648） 像元 2.4 * 2.4μm 镜头的选择可以去厂商官网<镜头选型工具>页面，这里以海康为例：https://www.hikrobotics.com/cn/machinevision/visionproduct?typeId=40&id=247&pageNumber=1&pageSize=20&showEol=false 1.CCD 的长宽尺寸计算 2000万 像素（5472*3648 ；像元 2.4 *2.4μm） 长 = 5472*2.4 μm = 13132.8 μm = 13.1328 mm 宽 = 3648*2.4 μm = 8755.2 μm = 8.7552 mm 光学放大倍率 = 13.1328 / 35mm = 0.375 倍（35 为视野范围） 焦距 = 物距 * 光学放大倍率 = 100 * 0.375 = 37.5 mm 结合常用的焦距有：8、12、16、25、35、50、75（单位: mm），选择 35mm。 实际的光学倍率 = 焦距/物距 = 35 / 100mm = 0.35 倍 实际视野长度 = 长/放大倍率 = 13.1328 / 0.35 = 37.5 mm 实际视野宽度 = 宽/放大倍率 = 8.7552 / 0.35 = 25.01 mm 验证选型硬件是否达标： 单像素精度 = 视野长度 / CCD长方向有效像素个数= 37.5 / 5472 = 0.0065mm 最终确定选型：35mm 焦距镜头、搭配2000万像素相机，物距 100mm情况下可以达到 37.5mm * 25.01mm 的视野，单像素精度 0.0065mm。
