工业视觉系统——相机、镜头及光源选型
主要包括相机，镜头，光源。
一、相机：
核心是图像传感器，即感光芯片——相当于传统相机的胶卷。（记录成像）
感光芯片首先经过光电转换将光转换成把模拟信号（电信号），再经过内部的A/D转换器将模拟信号转成数字信号存储。
AD转换：模拟信号轰击感光芯片上的像素，信号越亮则像素点上的灰度值越高。
相机按下一次快门，在曝光时间内激发图像传感器，最终成像一张，只要被激发的部分都会反映到这张图像上，因此曝光时间很长的时候，可以拍摄星空的变化。
彩色相机一般是感光芯片上的不同位置的像素去感应不同颜色的电磁波如RGB，最后得到R\G\B三个通道的灰度图。
相机与PC连接，将相机上的存储卡图片传输过来，因此需要相机接口驱动。
感光芯片分为CCD——电荷耦合器件和CMOS——互补金属氧化物半导体两种，CCD高端一点。
1、面阵相机/线阵相机
对于静止检测或者一般低速的检测，优先考虑面阵相机，对于大幅面高速运动或者滚轴等运动的特殊应用考虑使用线阵相机；
2、分辨率
分辨率实际就是指相机像素点的个数，也就是通常说的多少万像素，但在检测时，并不一定要追求过高的像素，像素高会带来帧率下降、图像处理慢的情况，选择时可根据项目检测精度要求来选择，项目物体的精度在图像中占1个像素为基本要求，软件水平弱一些的工程师可以选择3个像素或以上；图像上有较明显的齿轮状，说明分辨率不足。
3、帧率
尽可能选取静止检测，这样整个项目成本都会降低很多，但是会带来检测效率的下降，对于有运动的，选用帧曝光相机，行曝光相机则会引起画面变形，对于具体帧率的选择，不应盲目的选择高速相机，虽然高速相机帧率高，但是一般需要外加强光照射，带来的高成本以及图像处理速度也压力巨大，需要根据相对运动速度来定，只要在检测区域内，能捕捉到被测物即可，比如观测长度方向1米的视野，被测物以10米/秒的运动速度穿过视野，只需要10-12帧/秒的速度就完全可以捕捉到被测物，但同样速度穿过0.1米的视野，则需要100-120帧/秒的相机才行。相机帧率应保证视野内物体能成像一帧以上。
4、色彩
工业上的视觉检测，一般我们都推荐使用黑白相机，因为软件处理一般都是转换为灰度数据来处理，并且工业上的彩色相机都是经过Bayer算法转换的彩色，与真实色彩还是有一定的差距；
5、芯片类型、大小及像素尺寸
就目前行业现状来看，对于图像质量要求较高，或者环境照度较差的情况下，建议使用CCD传感器并选择较大像素尺寸的相机，当然随着行业的发展CCD和CMOS之间差距也在逐步减小，CMOS则改变分辨率（ROI）更加灵活，同样分辨率，速率也更高。
除了以上参数，在确定相机之前，最好确认相机是否支持项目要求的开发语言或者开发工具，是否兼容使用到的Halcon、VisionPro、Labview等第三方工具。
6、相机接口的选择
最好是USB3.0，即插即用，带宽合适。还可以选千兆口(GIGE)或Cameral link.
二、镜头：”200万像素“——最大成像分辨率
1.焦距（FocalLength）——工业镜头主要参数
焦距就是从镜头的中心点到像面（胶片或CCD——相机的感光芯片）上所形成的清晰影像之间的距离。焦距的大小决定着视角大小，镜头一定时，焦距越小，视角大，所观察的范围也大；焦距越大，视角小，观察范围小。与图像采集系统的工作距离息息相关，焦距越长要求的工作距离也就越长，通常来说工作距离取决于设备安装空间，推荐选用16mm~35mm（常见的是16mm、25mm、35mm）焦距段的工业镜头，因为小于16mm焦距的镜头一般都会有比较明显的畸变，这样在项目软件实施时，需要先在软件上进行畸变校正，从而影响检测效率，并且畸变校正不准确，对检测精度影响非常大，而大于35mm焦距的工作距离一般来说又比较大，不太适合用在设备上。
2、视场角：镜头对图像传感器的张角。
3、工作距离：镜头到物体的距离。
4、光圈
控制镜头的通光量。
5、分辨率
镜头的分辨率不同于相机的分辨率，但是却相关，它是描述镜头解像力的参数，不必追求具体的意思，只需选择尽量接近与相机分辨率的镜头即可，一般不小于相机的分辨率，当然还要兼顾价格。
6. 镜头接口
镜头的接口选择与相机统一即可，比如相机是C接口，那么镜头选择C接口，如果相机是CS接口，那么通常可以通过转换为C接口，这种情况既可以选择CS接口，也可以选择C接口。
三、光源：一般选LED类型，寿命长。
一副质量较好的图像（黑白）：前景和背景的像素差值应在30以上。
1、需要前景与背景更大的对比度?–考虑用黑白相机与彩色光源
2、环境光的问题?–尝试用单色光源，配一个滤镜
3、闪光曲面?–尝试用散射圆顶光
4、闪光，平的，但粗糙的表面?–尝试用同轴散射光
5、看表面的形状?–考虑用暗视场(低角度)
6、检测塑料的时候–尝试用紫外或红外光
7、需要通过反射的表面看特征?–尝试用低角度线光源(暗视场)
8、组合光源有时也能解决问题
9、频闪能够产生比常亮照明20倍强的光
80%的应用采用以下三个解决方案之一即可达到理想效果：
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环形光
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条形光（包括射灯）
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背光
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