工业相机，镜头的选型及实战

工业相机和镜头的选型是机器视觉系统中的关键步骤，选型不当可能导致成像质量差或系统性能不达标。（用于个人的学习和记录）

一、工业相机选型方法

1. 确定分辨率
   分辨率需求：根据被测物体的尺寸和检测精度要求计算所需分辨率。

公式：分辨率（像素） = 视野范围（mm） / 检测精度（mm/像素）

例如：视野范围为100mm，检测精度为0.1mm，则分辨率至少为1000像素。

2. 选择传感器尺寸
   传感器尺寸影响视野和镜头选型，常见尺寸有1/2.5英寸、1/1.8英寸、2/3英寸等。
   传感器尺寸越大，成像质量越好，但成本也越高。
   1/2.5英寸：对角线长度为10.16mm，宽7.182mm，高5.760mm
   1/1.8英寸：对角线长度为14.111mm，宽8.933mm，高7.176mm
   2/3英寸：对角线长度为16.933mm，宽11.000mm，高8.800mm

1/2.5英寸传感器：适合对体积和成本有要求的场景，但成像质量相对较低。
1/1.8英寸传感器：成像质量较好，适合中高端消费级相机和部分工业相机。
2/3英寸传感器：感光面积大，成像质量高，适合专业级工业相机和高端相机

3. 确定帧率
   根据检测速度需求选择相机的帧率。

静态检测：低帧率（如10fps以下）。

动态检测：高帧率（如100fps以上）。

4. 选择接口类型
   USB：通用性强，适合中小型系统。

GigE：适合长距离传输（最长100米）。

Camera Link：高速传输，适合高分辨率、高帧率场景。

CoaXPress：超高带宽，适合高速、高分辨率应用。

5. 确定黑白/彩色
   黑白相机：适合检测尺寸、形状、缺陷等。

彩色相机：适合颜色识别、表面检测等。

6. 其他参数
   动态范围：高动态范围适合明暗对比强烈的场景。

曝光时间：短曝光时间适合高速运动物体。

信噪比（SNR）：信噪比越高，图像质量越好。

二、镜头选型方法

1. 确定焦距
   焦距决定视野和工作距离。

公式：焦距（f） = 工作距离（WD） × 传感器尺寸（H或V） / 视野范围（H或V）

例如：工作距离为500mm，传感器尺寸为4.8mm（高），视野范围为100mm，则焦距 ≈ 500 × 4.8 / 100 = 24mm。

2. 选择接口类型
   C接口：适合小传感器尺寸（如1/2英寸以下）。

CS接口：适合更小的传感器尺寸。

F接口：适合大传感器尺寸（如全画幅）。

3. 确定光圈
   光圈影响进光量和景深。

大光圈（如F1.4）：适合低光照环境，但景深较浅。

小光圈（如F8）：适合高光照环境，景深较大。

4. 选择放大倍率
   放大倍率（M） = 传感器尺寸 / 视野范围。

高放大倍率适合小物体检测，低放大倍率适合大视野检测。

5. 考虑畸变和分辨率
   畸变：选择低畸变镜头，尤其是边缘视野要求高时。

分辨率：镜头分辨率应匹配相机分辨率，避免分辨率不足。

6. 其他参数
   工作距离：镜头与物体之间的距离需满足实际需求。

景深：景深越大，清晰成像的范围越大。

环境适应性：如防尘、防水、耐高温等特性。

三、举例分析

1. 拍摄6.4mm×6.4mm物体且检测精度达到1μm的要求。

物体尺寸为6.4mm×6.4mm，检测精度为1μm（即0.001mm）。根据公式：

为了确保足够的冗余和边缘像素，通常需要将所需像素数乘以3-4倍。因此，相机的分辨率应至少为：
6400×3=19200像素

2. 镜头选型
   计算放大倍率：
   假设相机传感器尺寸为2/3英寸（8.8mm×6.6mm），根据公式：
   
   镜头焦距计算：
   假设工作距离为100mm，根据公式