这是最重要的基础，必须清晰定义。
检测目标是什么？
尺寸测量？ → 对精度要求高。
缺陷检测？ → 对分辨率和对比度要求高。
定位引导？ → 对速度和精度有要求。
OCR（字符识别）？ → 对分辨率要求高。
被测物是什么？
尺寸（长、宽、高）？ → 决定视野范围。
表面特性？ （光滑、粗糙、反光、暗色）→ 决定照明方式。
是否运动？ （速度如何？）→ 决定曝光时间和相机类型（全局快门 vs 卷帘快门）。
系统性能要求？
精度要求是多少？ （如 ±0.1mm）
检测节拍是多少？ （如每分钟检测300个）→ 决定处理速度。
相机是系统的“眼睛”，核心参数如下：
全局快门：传感器所有像素同时曝光。适用于拍摄运动物体，不会产生形变。工业检测首选。
卷帘快门：传感器像素逐行曝光。拍摄运动物体会产生“果冻效应”。成本低，适用于静止或低速物体。
结论：绝大多数工业应用应选择全局快门相机。
这是最关键参数之一，直接决定了能看到多细。分辨率由像素数表示（如 500万像素：2592 × 1944）。
如何计算所需分辨率？
核心公式：分辨率 ≥ (视野范围 / 检测精度) × 系数
视野范围：相机能看到的物体区域大小（FoV）。
检测精度：系统需要识别的最小特征尺寸。
系数：通常取 2~4。这是为了满足奈奎斯特采样定理，确保一个最小特征能被多个像素点覆盖，提高稳定性和精度。例如，要看清0.1mm的瑕疵，最好用2-4个像素来表现它。
举例：
视野范围： 50mm × 50mm
检测精度： 0.1mm
系数取 3
所需最小分辨率 = (50 / 0.1) × 3 = 1500 像素
因此，相机在长边和宽边的像素数都应大于1500。一台 500万像素 (2592 × 1944) 的相机可以满足要求。
指传感器靶面的大小，通常用英寸（如 1/1.8”、 2/3”）表示。它和分辨率共同决定了单个像素的大小。
像素尺寸：传感器尺寸 / 分辨率。像素尺寸越大，单位像素进光量越多，低光照性能越好。
传感器尺寸需要与镜头靶面尺寸匹配（见第三步）。
单位：fps（帧每秒）。决定了相机每秒能采集多少张图片。
要求：帧率 ≥ 检测节拍（个/秒）
例如，生产线每分钟检测300个产品，则检测节拍为 300 / 60 = 5个/秒。那么相机帧率至少需要大于5fps。为了留有余量，建议选择10fps或更高的相机。
黑白相机：
优点：分辨率更高（每个像素都是亮度信息），灵敏度更好，速度快。
适用场景：尺寸测量、定位、大部分缺陷检测、OCR。
彩色相机：
优点：能提供颜色信息。
缺点：分辨率相对较低（需要通过Bayer滤镜插值），速度和灵敏度稍差。
适用场景：需要依靠颜色进行区分或检测的应用（如药品包装颜色、液晶屏色斑检测）。
结论：除非必须检测颜色，否则优先选择黑白相机，性能更优。
GigE (Gigabit Ethernet)：最常用。线缆长（可达100米），成本低，组网方便。
USB3 Vision：即插即用，带宽高，但线缆长度短（通常<5米）。
Camera Link：高速、高带宽，但成本高，需要专用采集卡。
CoaXPress：新兴接口，速度极快，线缆长，正在成为高端市场主流。
镜头是系统的“晶状体”，负责将光线汇聚到传感器上。
必须与相机接口匹配。常见的有 C口、CS口、F口等。
C口：最常用，后焦距为17.526mm。
CS口：后焦距为12.5mm。
注意：C口相机可以通过一个5mm接圈使用CS口镜头，但CS口相机不能使用C口镜头。
决定了工作距离和视野范围。焦距越长，视野越小，工作距离通常越远。
核心计算公式：
① 已知焦距f，求视野FoV：FoV = (传感器尺寸 × 工作距离) / 焦距
② 已知视野FoV和工作距离WD，求焦距f：f = (传感器尺寸 × 工作距离) / FoV
举例：
视野FoV： 50mm
工作距离WD： 300mm
相机传感器尺寸（长边）： 8.8mm (2/3”传感器)
所需焦距 f = (8.8 × 300) / 50 = 52.8mm
因此，选择一款焦距接近52.8mm的镜头，如50mm或55mm定焦镜头。
用f值表示（如 f/1.4, f/8）。f值越小，光圈越大，进光量越多。
大光圈（小f值）：进光多，图像亮，适用于光线不足的场景。但景深会变浅。
小光圈（大f值）：进光少，图像暗，但景深会变深，适合视野内有一定厚度或不平整的物体。
工业应用建议：为了平衡亮度和景深，通常将光圈设置在 f/4 ~ f/8 之间。
物体前后能够清晰成像的范围。这是一个非常重要的概念。
需要大景深的场景：物体有厚度（如一个立体的盒子），或生产线上的物体位置有微小波动。
增大景深的方法：缩小光圈（增大f值）、使用短焦距镜头、增加工作距离。
必须大于或等于相机的传感器尺寸，否则图像四周会出现严重的暗角。
例如，2/3”的传感器必须搭配靶面尺寸≥2/3”的镜头。
镜头引起的图像形变。远心镜头可以几乎消除畸变。对于普通镜头，畸变率越小越好，尤其是在高精度测量中。
远心镜头：
特点：近乎零畸变，无视物距变化带来的放大倍率误差。
应用：高精度尺寸测量的唯一选择。
缺点：价格昂贵，尺寸大，工作距离固定且通常较短。
线扫镜头：配合线阵相机使用，用于检测连续的材料，如布匹、金属箔、纸张等。
确定视野(FoV)：根据被测物大小和检测区域，确定需要看多大的范围。
确定工作距离(WD)：根据机械结构限制，确定相机镜头可以安装的位置距离物体多远。
选择相机：
根据检测精度和FoV，计算所需分辨率。
根据物体运动状态，选择全局快门。
根据检测节拍，选择帧率。
根据是否需要颜色，决定黑白/彩色。
根据布线需求和成本，选择接口（首选GigE）。
选择镜头：
根据FoV、WD和相机传感器尺寸，计算所需焦距。
镜头靶面必须覆盖相机传感器尺寸。
接口（C/CS）与相机匹配。
对于测量，考虑使用远心镜头。
照明方案：“照明是机器视觉的一半”。再好的相机和镜头，没有合适的照明也无法工作。需要根据物体表面特性选择前光、背光、同轴光、穹顶光等，以突出特征、抑制干扰。
最后提醒：在实际购买前，最好能进行样品测试，将相机、镜头、光源组合起来实际拍摄你的被测物，观察效果是否满足要求。许多供应商提供技术支持和技术服务。
QK001
