工业相机的分类
主要分为2D和3D的工业相机。
2D工业相机主要包括：线阵、面阵
3D工业相机主要包括：线激光、结构光、双目
2D相机占市场体量的90%以上。
工业相机的成像原理
镜头把外部图像投影到Sensor传感器上的感光芯片，该传感器上有几百万个光电二极管，每个点就是一个像素。
数模转换器把每个像素的电荷量读取、量化，转换成0~255之间的数值（0~255刚好是2的8次方）。
0代表纯黑，255代表纯白。
视觉图像的算法本质就是做灰度数学计算题。
相机主要分为2种芯片，CCD和CMOS，但CCD已被淘汰，一般都是CMOS。
工业相机的选型
像素数量
常用的相机像素：130万、160万、500万、600万、1200万、2000万
通过像素精度要求和视野范围大小去计算。
比如分辨率是1280x1024，像素值就是1280x1024=1310729，也就是130万像素。
例：1280 x 1024的相机，拍出来的图片实际视野大小为160mm x 128mm，像素精度为多少？
| 像素精度 = | 实际长边视野 ÷ | 长边像素值 |
|---|---|---|
| ？ | 160mm | 1280mm |
| 0.125mm |
| 像素精度 = | 实际短边视野 ÷ | 短像素值 |
|---|---|---|
| ？ | 160mm | 1280mm |
| 0.125mm |
因此单个像素对应的尺寸为0.125mm每个像素。
一般的工业场景中，知道像素精度要求多少，知道视野大小是多少，去反推像素是多少。
因此公式为：
$$
像素数 = \frac{视野}{像素精度}
$$
例：要拍一个250mm x 150mm的零件，来料时有±25mm偏差，像素要求是0.1mm，相机像素应该是多少？
来料有偏差，因此视野要放大，因此长边为300mm，短边为200mm。
因此长边像素为：300÷0.1=3000像素，
短边像素为：200÷0.1=2000像素。
像素值为3000×2000=6000000，也就是600万像素。
注意：相机选型时考虑到来料偏差问题，不能完全按照工件尺寸选型，留好余量。
但是像素精度和实际检测精度不一样，一般实际检测精度是相机精度的2~3倍。
因此上题的像素要求应该按照0.03mm来计算。
例：视野为100mm×80mm，像素精度要求是0.05mm，选择什么规格的相机？
长边像素数 = 100 ÷ 0.05 = 2000像素
短边像素数 = 80 ÷ 0.05 = 1600像素
像素值为 = 2000 × 1600 = 3200000，也就是320万，选择500万像素的相机。
例：物体是80mm×60mm，每次来料有5mm偏差，需要达到的检测精度为0.1mm，选择什么规格相机？
来料有5mm偏差，因此长边90mm，短边70mm。
检测精度需要0.1mm，因此像素精度为0.03mm。
长边像素数 = 90 ÷ 0.03 = 3000像素
短边像素数 = 70 ÷ 0.03 = 2333像素
像素值为 = 3000 × 2333 = 6999000，大约是700万
快门方式
工业相机一般有2种工作情况：拍摄静态物体和运动物体，对应2种快门方式：
| 静态 | 动态 |
|---|---|
| 卷帘快门 | 全局快门 |
| 价格低 | 价格高 |
卷帘快门拍照时是逐行扫描的，如果使用卷帘相机拍摄运动物体，拍第一行和最后一行就会有一个时差，导致图像错位变形。
全局快门拍照时一次性曝光，一次性成像，适合高速运动物体。但成本较卷帘快门高。
像元尺寸
$$
像元尺寸 = \frac{靶面物理尺寸}{同方向像素数}
$$
像元尺寸不合适，可能导致拍出的图像暗。
相同场景下，像元尺寸越大，图像越亮。
一般而言，拍摄运动的物体，像元不能低于3.4微米，一般4.8微米是平衡成本和成像效果的平衡值。
大部分一英寸以下靶面尺寸的相机，基本都是C口的。除此之外，还有CS口的。
大于一寸的靶面，要注意接口型号。
靶面尺寸
一英寸是16mm，靶面尺寸是指相机感光芯片的对角线长度。
一英寸的相机，靶面尺寸就是16mm的三分之二，也就是11mm左右。
注意：选择好相机的靶面尺寸之后，选择的镜头靶面尺寸一定要大于等于相机的靶面尺寸，这样照片不会出现黑边。
颜色
能用黑白相机，不要使用彩色相机。
彩色相机的缺点：
1、彩色相机前方有一个滤光片，相较于黑白相机，亮度减少三分之二
2、彩色相机拍高速移动物体，容易出现拖影
3、高精度场景，边缘更模糊
接口
接口影响传输具体和传输帧率。
主流的接口类型：
| 接口类型 | 传输距离 | 传输速率 | 特点 |
|---|---|---|---|
| 千兆网口 | 100米 | 110MB/s | 应用最广泛 |
| USB3.0口 | 5米以下 | 300MB/s | 短距离，速率要求高适合 |
| 万兆网口 | 100米 | 1100MB/s | 性价比之王，速度快，距离远，成本可控 |
| Camera Link口 | 几十米 | - | 性价比低 |
| CoaXPress口 | 15～170米 | 最高5500MB/s | 5000万以上像素相机，且帧率要求高适用 |