在现代制造业与自动化检测中，工业相机已经成为机器视觉系统中的一个关键组件。无论是电子制造、汽车零部件检测，还是食品包装、医疗器械检测，工业相机、镜头以及光源都扮演着关键角色。它们共同决定了系统的成像质量与检测精度，根据需求合理的参数选择、镜头搭配以及科学的打光方式，更是直接影响检测结果是否准确可靠。本文将从工业相机分类、主要参数、镜头搭配原则、选型注意事项，以及光源类型和打光方法等方面展开介绍，帮助用户更好地理解机器视觉设备的应用。
工业相机按照成像方式主要分为面阵相机与线阵相机：
面阵相机
面阵相机是通过每次采集若干行的图像并以帧方式输出。其应用面较广，比如面积、形状、尺寸、位置，甚至温度等的测量。利用二维像素阵列采集整幅图像，适用于对静止或低速移动物体的检测。其优势在于成像直观、操作简便。
线阵相机
线阵相机具有高扫描频率和高分辨率。通过“线状”像素逐行扫描，拼接成完整图像。常用于高速生产线或大幅面检测，如纸张、布料、锂电池极片、PCB 板检测等。其优点是分辨率高、速度快、无图像畸变。
此外，根据数据传输方式，工业相机还可以分为 USB3.0、GigE、Camera Link、CoaXPress 等接口类型。USB3.0 接口简单易用，GigE 传输距离长，Camera Link 和 CoaXPress 则更适合对数据带宽要求极高的高速检测场景。
在选型过程中，相机的核心参数决定了成像表现：
分辨率：相机能够捕捉图像的像素数量，这影响图像的细节程度和测量精度，决定是否能清晰呈现检测对象的细节。例如，检测微小划痕时需高分辨率相机，否则容易漏检。
帧率：表示相机每秒捕获的图像数量，与生产节拍紧密相关，高速产线必须使用高帧率相机，以避免因图像丢帧造成检测不完整。高帧率相机适用于快速运动物体的捕捉和分析。
像元尺寸：像元的尺寸是每个像素的面积，像元尺寸越大，感光能力越强，噪声更低；像元越小，分辨率更高，但对光照条件要求更严苛。
动态范围：代表相机探测光信号的范围。对于固定相机，他的动态范围是一个固定值，不随外界条件变化而改变。衡量相机在强光与暗部同时存在时的成像能力，这对于金属表面、反光工件的检测也同样重要。
接口带宽：确保采集的图像能及时传输到工控机，避免因延迟或带宽不足而影响检测结果。
这些参数在不同应用场景下要求各不相同，例如：3C 电子行业偏重高分辨率与高帧率，而物流分拣更看重高速传输与实时性。
相机与镜头是一对密不可分的组合，合理搭配才能发挥最大性能：
分辨率匹配：镜头的光学分辨率必须与相机像素相匹配。若使用高像素相机，却配备低解析度镜头，成像质量将大打折扣。
靶面覆盖：镜头需覆盖相机传感器靶面，否则会出现暗角、成像不完整等问题。
焦距选择：根据检测对象的大小与相机安装空间，选择合适焦距的镜头，以确保所需视野完整。
特殊镜头：如远心镜头常用于高精度尺寸测量，能避免透视误差；大通光孔径镜头则适合低光环境下的成像。
例如，在锂电池外观检测中，往往需要高分辨率工业相机配合远心镜头，才能精准测量尺寸并识别极细微的缺陷。
在实际应用中，相机选型应结合以下因素：
检测对象特点：是检测尺寸、表面缺陷还是条码识别？不同任务对分辨率、成像速度有不同要求。
生产线速度：产线越快，相机帧率、接口带宽要求越高。
工作环境：需考虑灰尘、振动、湿度以及温度变化。例如，在户外或高湿度环境下，应选择具备 IP67 防护等级 的工业相机。
系统兼容性：相机必须与镜头、光源、采集卡及软件无缝配合，保证整体系统稳定运行。
光源是机器视觉中至关重要的一环，合理选择光源能极大提升成像效果：
环形光源：提供均匀照射，适合表面检测和缺陷识别。
条形光源：覆盖大面积工件，常用于包装、玻璃或金属表面的检测。
背光光源：突出工件轮廓，用于尺寸测量和异物检测。
同轴光源：适合检测反光材料表面，保证细节不被强光干扰。
点光源：集中照射小区域，用于局部细节检测。
光源不仅要选对，使用方法也很重要。常见打光方式包括：
正面打光：均匀照射整个工件，适合整体观察。
侧光打光：突出纹理与表面缺陷，如划痕、凹陷等。
背光打光：强化轮廓和边缘，广泛应用于尺寸测量与异物检测。
多角度打光：适用于复杂工件，减少阴影和反光造成的检测盲区。
例如，在金属零件检测中，采用侧光打光可以有效凸显表面瑕疵，而在玻璃检测中，背光方式更能突出裂纹和异物。
在机器视觉检测中，工业相机、镜头与光源共同构成了完整的视觉系统。合理的相机参数配置、科学的镜头选择以及正确的打光方式，直接决定检测结果的精度与稳定性。智享视觉在实际应用中，根据检测任务、产线速度和环境因素，综合考虑为客户选型与搭配，从而构建出高效、稳定的视觉检测系统。
随着 AI 与深度学习算法的加入，工业相机的功能将不仅仅局限于“成像”，而是逐步向智能识别与数据分析方向发展。这意味着，未来的工业视觉系统将在制造业中发挥更大的价值，为企业降本增效、提升良率提供坚实支撑。
