工業相機是機器視覺系統必不可少的核心組件，根據不同的類別有不同的分類標準。按傳感器的結構特性分類，可分為面陣相機與線陣相機兩種。其中，面陣相機是以面為單位來進行圖像采集，可以一次性獲取完整的目標圖像，并能及時進行圖像采集的相機。在目標物體的形狀、尺寸，位置等方面的應用上發揮著至關重要的成像作用。

隨著技術的發展和需要，面陣相機按照其圖像傳感器的結構或排列方式的不同，分為幀轉移、隔列轉移、線轉移以及全幀轉移四種類型，每種類型都有著各自的特點。

類型區分

面陣相機：實現的是像素矩陣拍攝。相機拍攝圖像中，表現圖像的細節由分辨率決定，而分辨率是由鏡頭焦距決定的。同一種相機選用不同焦距的鏡頭，分辨率就不同。像素的多少不決定圖像的分辨率，那么大像素相機有何好處？其實是可以減少拍攝次數，提高測試速度。

線陣相機：顧名思義是呈“線”狀的。雖然也是二維圖像，但有幾K的長度，而寬度卻只有幾個象素的而已。一般上只在兩種情況下使用這種相機

（1）、被測視野為細長的帶狀，多用于滾筒上檢測的問題。

（2）、需要極大的視野或極高的精度。

在第二種情況下需要用激發裝置多次激發相機，進行多次拍照，再將拍下的多幅“條”形圖象，合并成一張巨大的圖。因此，用線陣型相機，必須用可以支持線陣型相機的采集卡。一般相機的圖象是?400K～1M，而合并后的圖象有幾個M這么大，在這種情況下，其檢測速度自然比較慢，所以線陣相機只用在極特殊的情況下。

應用對比

面陣相機：應用面較廣，如面積、形狀、尺寸、位置，甚至溫度等的測量。

線陣相機：主要應用于工業、醫療、科研與安全領域的圖象處理。被檢測的物體通常勻速運動 ,?利用一臺或多臺相機對其逐行連續掃描?，對其整個表面均勻檢測。可以對其圖象一行一行進行處理 , 也可以對由多行組成的面陣圖象進行處理

優缺點對比

面陣相機：

優點：可以獲取二維圖像信息，測量圖像直觀。

缺點：像元總數多，而每行的像元數一般較線陣少，幀幅率受到限制，因此其應用面較廣，如面積、形狀、尺寸、位置，甚至溫度等的測量。由于生產技術的制約，單個面陣的面積很難達到一般工業測量現場的需求。

線陣相機：

優點：一維像元數可以做得很多，而總像元素較面陣相機少，而且像元尺寸比較靈活，幀幅數高，特別適用于一維動態目標的測量。

缺點：要用線陣獲取二維圖像，必須配以掃描運動，而且為了能確定圖像每一像素點在被測件上的對應位置，還必須配以光柵等器件以記錄線陣每一掃描行的坐標。線陣獲取圖像獲取時間長，測量效率低；另外受掃描運動及相應的位置影響，系統復雜性和成本也有所提升增加；圖像精度還可能受掃描運動精度的影響而影響測量精度。

線陣相機和鏡頭的選型

計算分辯率:幅寬除以最小檢測精度得出每行需要的像素

選定相機:幅寬除以像素數得出實際檢測精度

每秒運動速度長度除以精度得出每秒掃描行數

根據以上數值選定相機

如幅寬為1600毫米、精度1毫米、運動速度22000mm/s

相機：1600/1＝1600像素

最少2000像素，選定為2k相機

1600/2048＝0.8實際精度

22000mm/0.8mm＝27.5KHz

應選定相機為2048像素28kHz相機

線陣鏡頭的選型

為什么在選相機時要考慮鏡頭的選型呢？常見的線陣相機分辨率目前有1K,2K,4K,6K,7K,8K,12K幾種，象素大小有５um,7um,10um,14um幾種，很顯然，Ｃ接口遠遠不能滿足要求，因為Ｃ接口最大只能接22 mm的芯片，也就是1.3inch。而很多相機的接口為Ｆ，Ｍ42X1，M72X0.75等，不同的鏡頭接口對應不同的后背焦，也就決定了鏡頭的工作距離不一樣。

（1）、光學放大倍率

確定了相機分辨率和像素大小，就可以計算出芯片尺寸（Sensor size）；芯片尺寸除以視野范圍(FOV)就等于光學放大倍率。β=CCD/FOV

（2）、接口

主要有C、M42x1 、F、T2、Leica、M72x0.75等幾種，確定了之后，就可知道對應接口的長度。

（3）、后背焦

后背焦指相機接口平面到芯片的距離，是一個非常重要的參數，由相機廠家根據自己的光路設計確定。不同廠家的相機，哪怕是接口一樣，也可能有不同的后背焦。

面陣相機和鏡頭選型

已知：被檢測物體大小為A*B,要求能夠分辨小于C，工作距為D

（1）計算短邊對應的像素數 E = B/C，相機長邊和短邊的像素數都要大于E；

（2）像元尺寸 = 物體短邊尺寸B / 所選相機的短邊像素數；

（3）放大倍率 = 所選相機芯片短邊尺寸 / 相機短邊的視野范圍；

（4）可分辨的物體精度 = 像元尺寸 / 放大倍率 （判斷是否小于C）；

（5）物鏡的焦距 = 工作距離 / (1+1 / 放大倍率) 單位：mm；

（6）像面的分辨率要大于 1 / (2*0.1*放大倍率) 單位：lpmm ；

以上只針對鏡頭的主要參數進行計算選擇，其他如畸變、景深環境等，可根據實際要求進行選擇。

*針對速度和曝光時間的影響，物體是否有拖影

已知：確定每次檢測的范圍為80mm*60mm，200萬像素 CCD 相機(1600*1200),相機或物體的運動速度為12m/min = 200mm/s 。

曝光時間計算：（1） 曝光時間 < 長邊視野范圍 / (長邊像素值 * 產品運動速度)

（2） 曝光時間 < 80 mm / (1600?250 mm/s)；（3） 曝光時間 < 0.00025s ；

總結：故曝光時間要小于 0.00025s ，圖像才不會產生拖影。

來源：機械視覺沙龍

審核編輯：劉清