老张在工厂车间里来回踱步,盯着眼前飞速运转的生产线眉头紧锁,他需要为新的质检环节挑选相机,却在一堆技术参数前彻底迷失了方向。

工厂老张盯着线上飞速通过的包装盒,盒子上小小的生产日期喷码在高速运动下变得模糊不清。

“这得找个什么相机才能拍清楚?”他心里嘀咕着,看着手里经销商发来的报价单上密密麻麻的参数,只觉得头都大了。实际上,工业相机的选择不仅仅是“拍清楚”这么简单,它背后有一套完整的分类逻辑。

工业相机支持的类型包括面阵相机、线阵相机、CCD相机、CMOS相机等等,每种都有其适用的场景和限制-1-3


01 工业相机的两大阵营

在机器的世界里,工业相机就是那双不会疲劳的眼睛。根据扫描方式,相机被划分为两大阵营:面阵相机和线阵相机-1

面阵相机很直接,单次曝光就能捕捉完整的二维图像,适合静态检测或一般低速的应用场景,如产品定位、二维码识别和尺寸测量-1-6

线阵相机则更像是一支“扫描笔”,它逐行扫描,适合高速运动的物体或宽幅检测,如印刷品检测或金属板材的表面检测-1。这种相机通过运动拼接成像,虽然价格较高,但精度也更高-3-6

简单来说,如果你的对象是相对静止或低速运动的,选面阵相机通常没错;要是对象在快速移动或是连续材料,线阵相机才是正解。

02 芯片与快门的奥秘

除了扫描方式,工业相机的“心脏”——芯片类型同样关键。如今市场主要有两大技术路线:CCD和CMOS-3

CCD相机技术成熟,成像质量高,尤其在高速、高精度应用场景表现优异-3。不过它也面临成本高、功耗大的挑战。

CMOS相机则以其功耗低、价格实惠的特点,在常规项目中广泛应用-3。随着技术进步,CMOS相机的成像质量已逐步接近CCD相机水平。

说到快门技术,这是一个容易被忽略但极其重要的参数。快门分为全局快门和卷帘快门两种-6

全局快门就像一声令下,所有像素同时曝光,适合动态拍摄;而卷帘快门则是逐行在不同时间进行曝光取像,成本较低但只适合静态拍摄-6

快门类型决定了相机的应用边界,如果你是“飞拍”(拍摄高速运动物体),那必须选用全局快门的相机-6

03 接口与数据传输

相机拍下了图像,下一步就是传出来。接口就像数据的桥梁,直接影响着传输速度和应用范围-3

目前主流接口包括GigE Vision、USB3 Vision和CoaXPress等-1。GigE基于以太网传输,支持长距离、成本低,是当前市场的主流选择-1

USB3 Vision即插即用,适合中短距离应用-1。CoaXPress通过单线缆传输,被认为是未来高速高分辨率应用的解决方案-1

还有一种Camera Link接口,在同等像素条件下,它提供了更高的帧率-10。这些接口各有优劣,选择时需要根据实际场景综合考虑传输速度、距离和成本。

工业相机支持的类型包括多种接口选择,每种都对应着不同的应用需求和环境条件-1

04 像素、色彩与工业新趋势

除了基本分类,工业相机还有其他维度的区分方式。按输出颜色,相机可分为单色(黑白)相机和彩色相机-6

单色相机在相同分辨率下精度更高,尤其是在边缘检测时效果更佳;而彩色相机则用于需要识别颜色的场景-6

像素尺寸直接影响成像的清晰度与质量,像元尺寸越小,图像越清晰-6。现在市面上工业相机的分辨率从2、3 MP到42 MP不等,帧速率最高可达539 fps-2

工业相机市场的最新趋势是“更小、更快、更智能”-9。现在,对板级小型相机的需求增长迅速,同时具备AI图像处理能力的智能相机也越来越受欢迎-9

这些智能相机可以自主分析图像并提供直接结果,是图像处理和PLC融合的重要里程碑-9

05 如何挑选适合的相机

面对众多选择,如何找到最适合的工业相机?关键在于回归应用本身-9

首先,明确检测需求,考虑被测物体的速度、精度要求和环境条件-6。如果是静止或低速检测,优先考虑面阵相机;如果是高速运动或宽幅检测,则考虑线阵相机-6

接着,结合预算与性能需求选择芯片类型。CMOS相机性价比高,适合大多数应用;CCD相机则适合对图像质量要求极高的场景-3

根据现场布线条件和传输距离选择合适的接口-1。对于长距离传输,GigE是不错的选择;对于即插即用的中短距离应用,USB3 Vision更合适-1

帧率也是重要考虑因素,必须确保相机的帧率高于物体运动的速度,在相机的曝光和传输时间内完成任务-10

选型时,知名品牌和可靠供应商提供的相机往往能保证系统稳定性和后期维护-3


一些高端的工业相机,像The Imaging Source的38系列,已经配备了Sony Pregius和Pregius S CMOS全局快门传感器,能提供外部触发控制、ROI和多帧输出等功能-2

相机的世界日新月异。老张最终选定了一款带全局快门的GigE面阵相机,搭配合适的光源和镜头,现在生产线上的每个喷码都能被清晰捕捉,质检效率提升了近三倍。他明白,技术本身不是目的,解决问题才是