工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其最本质的功能就是将光信号转变成有序的电信号。选择合适的相机也是机器视觉系统设计中的重要环节，相机的选择不仅直接决定所采集到的图像分辨率、图像质量等，同时也与整个系统的运行模式直接相关。

主要参数

1.分辨率（Resolution）：相机每次采集图像的像素点数（Pixels），对于数字相机一般是直接与光电传感器的像元数对应的，对于模拟相机机则是取决于视频制式，PAL制为768*576，NTSC制为640*480，模拟相机已经逐步被数字相机代替，且分辨率已经达到6576*4384。

2.像素深度（Pixel Depth）：即每像素数据的位数，一般常用的是8Bit，对于数字相机机一般还会有10Bit、12Bit、14Bit等。

3.最大帧率（Frame Rate）/行频（Line Rate）：相机采集传输图像的速率，对于面阵相机一般为每秒采集的帧数（Frames/Sec.），对于线阵相机为每秒采集的行数（Lines/Sec.）。

4.曝光方式（Exposure）和快门速度（Shutter）：对于线阵相机都是逐行曝光的方式，可以选择固定行频和外触发同步的采集方式，曝光时间可以与行周期一致，也可以设定一个固定的时间；面阵相机有帧曝光、场曝光和滚动行曝光等几种常见方式，数字相机一般都提供外触发采图的功能。快门速度一般可到10微秒，高速相机还可以更快。

5.像元尺寸（Pixel Size）：像元大小和像元数（分辨率）共同决定了相机靶面的大小。数字相机像元尺寸为3μm~10μm，一般像元尺寸越小，制造难度越大，图像质量也越不容易提高。

6.光谱响应特性（Spectral Range）：是指该像元传感器对不同光波的敏感特性，一般响应范围是350nm－1000nm，一些相机在靶面前加了一个滤镜，滤除红外光线，如果系统需要对红外感光时可去掉该滤镜。

7.接口类型：有Camera Link接口，以太网接口，1394接口、USB接口输出，目前最新的接口有CoaXPress接口。

详细介绍

工业相机又俗称摄像机，相比于传统的民用相机（摄像机）而言，它具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等，目前市面上工业相机大多是基于CCD（Charge Coupled Device）或CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）芯片的相机。CCD是目前机器视觉最为常用的图像传感器。它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体，是典型的固体成像器件。CCD的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其它器件是以电流或者电压为信号。这类成像器件通过光电转换形成电荷包，而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。

典型的CCD相机由光学镜头、时序及同步信号发生器、垂直驱动器、模拟/数字信号处理电路组成。CCD作为一种功能器件，与真空管相比，具有无灼伤、无滞后、低电压工作、低功耗等优点。CMOS图像传感器的开发最早出现在20世纪70 年代初，90 年代初期，随着超大规模集成电路 (VLSI)制造工艺技术的发展，CMOS图像传感器得到迅速发展。CMOS图像传感器将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上，还具有局部像素的编程随机访问的优点。目前，CMOS图像传感器以其良好的集成性、低功耗、高速传输和宽动态范围等特点在高分辨率和高速场合得到了广泛的应用。

分类

任何东西分类一定有它自己的分类标准，工业相机也不例外，工业相机主要有以下分类

1、按照芯片类型可以分为CCD相机、CMOS相机；

2、按照传感器的结构特性可以分为线阵相机、面阵相机；

3、按照扫描方式可以分为隔行扫描相机、逐行扫描相机；

4、按照分辨率大小可以分为普通分辨率相机、高分辨率相机；

5、按照输出信号方式可以分为模拟相机、数字相机；

6、按照输出色彩可以分为单色（黑白）相机、彩色相机；

7、按照输出信号速度可以分为普通速度相机、高速相机；

8、按照响应频率范围可以分为可见光（普通）相机、红外相机、紫外相机等。

与一般相机的区别

1、工业相机的快门时间非常短，可以抓拍快速运动的物体。

例如，把名片贴在电风扇扇叶上，以最大速度旋转，然后用工业相机抓拍一张图像，仍能够清晰辨别名片上的字体。用一般的相机来拍摄，是不可能达到这样效果的。

2、工业相机的图像传感器是逐行扫描的，而一般摄像机的图像传感器是隔行扫描的，甚至是隔三行扫描的。

逐行扫描的图像传感器生产比较困难，成品率低，出货量也少，世界上只有少数几个公司能够提供这类产品，例如Dalsa、Sony，而且价格昂贵。百万级逐行扫描ccd的价格，从人民币4000元到3万元不等，其中的技术参数繁多，也不在此赘述了。只有采用逐行扫描的图像传感器，才有可能清晰抓拍快速运功物体。如MV-VD高速工业数字相机、MV-VS系列1394接口CCD工业相机，无论从价格还是质量都是非常不错的。

3、工业相机的拍摄速度远远高于一般相机。

工业相机每秒可以拍摄十幅到几百幅图片，而一般相机只能拍摄2-3幅图像，相差太多了。

4、工业相机输出的是裸数据（raw data），其光谱范围也往往比较宽，比较适合进行高质量的图像处理算法。例如机器视觉（Machine Vision）应用。而一般的相机（DSC）拍摄的图片，其光谱范围只适合人眼视觉，并且经过了mjpeg压缩，图像质量较差。

5、高性能，低成本的工业相机将会更加适合中国市场。虽然中国机器视觉市场近几年有了飞速发展，但是从总体上来说，出于市场竞争，降低成本的需要，各制造业厂家对于机器视觉领域的资金投入还是有一定的局限性，因而高性能、低成本的工业相机非常适合厂家的需要。

如何选择

工业相机一般安装在机器流水线上代替人眼来做测量和判断，通过数字图像摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

1、通常您首先需要知道系统精度要求和相机分辨率，可以通过公式：

X方向系统精度(X方向像素值)=视野范围(X方向)/CCD芯片像素数量( X方向)

Y方向系统精度(Y方向像素值)=视野范围(Y方向)/CCD 芯片像素数量( Y方向)

2、当然理论像素值的得出，要由系统精度及亚像素方法综合考虑；接着您要知道系统速度要求与相机成像速度：

系统单次运行速度=系统成像(包括传输)速度+系统检测速度

虽然系统成像(包括传输)速度可以根据相机异步触发功能、快门速度等进行理论计算，最好的方法还是通过软件进行实际测试。

3、再接着您要将相机与图像采集卡一并考虑，因为这涉及到两者的匹配：

视频信号的匹配：对于黑白模拟信号相机来说有两种格式，CCIR和RS170(EIA)，通常采集卡都同时支持这两种相机；

分辨率的匹配：每款板卡都只支持某一分辨率范围内的相机；

特殊功能的匹配：如要是用相机的特殊功能，先确定所用板卡是否支持此功能，比如，要多部相机同时拍照，这个采集卡就必须支持多通道，如果相机是逐行扫描的，那么采集卡就必须支持逐行扫描。

接口的匹配：确定相机与板卡的接口是否相匹配。如CameraLink、GIGE、CoxPress、USB3.0等。

4、在满足您对检测的必要需求后，最后才应该是价格的比较。

举例说明：如我们的检测任务是尺寸测量，产品大小是18mm*10mm，精度要求是0.01mm，流水线作业，检测速度是10件/秒，现场环境是普通工业环境，不考虑干扰问题。

首先我们知道是流水线作业，速度比较快，因此选用逐行扫描相机；视野大小我们可以设定为20mm*12mm（考虑每次机械定位的误差，将视野比物体适当放大），假如我们能够取到很好的图像（比如可以打背光），而且我们软件的测量精度可以考虑1/2亚像素精度，那么我们需要的相机分辨率就是20/0.01/2=1000pixcel（像素），另一方向是12/0.01/2=600pixcel，也就是说我们相机的分辨率至少需要1000*600pixcel，帧率在10帧/秒，因此选择1024*768像素（软件性能和机械精度不能精确的情况下也可以考虑1280*1024pixcel），帧率在10帧/秒以上的即可。

应用领域

1、工业领域，如开发金属材料及树脂材料时，用来观察材料受到冲击时内部裂纹产生的方向、状态等，可用来分析材料被破坏时物质的结构；

2、体育项目上，如捕捉棒球及高尔夫球击球时球的状态、与空气产生的阻力等等。

3、包装和标签行业的印刷过程中，能够实时检测到高速印刷中非常细微的印刷缺陷。发现印刷缺陷可以为生产提供有价值的信息，以便在生产过程中采取措施，减少最终的损失。各种印刷中常见的缺陷如划痕、灰尘、漏印、墨痕和褶皱等都可以轻松被检测出来。不但提高投资回报和减少废品发出，更提高了客户满意度和信任度。

4、在开发产品和验证产品等方面，数字工业相机对被摄物的大小没有限制，根据镜头的条件，既可拍摄一般物质，也可用于显微镜摄影。

如何清洁

1)压缩空气

一般情况下，压缩空气足以清除掉CCD芯片内部的所有杂质。但不推荐喷雾剂类型的压缩空气，因为喷雾剂中的压缩空气往往含有水、油等可能损坏CCD表面的物质。

2)微纤维材料

微纤维可以深入CCD的表面清楚杂质，从而达到达到清洁目的。

3)纯酒精(浓度90％以上)

该材料可在几乎所有的化学试剂店内买到。但注意，不要使用异丙醇，因为异丙醇会吸收空气中的水分，在CCD表面留下液体痕迹。

4)酒精替代品

除酒精外，甲醇或一种叫做Eclipse的液体也可被用来清洁CCD表面。但我们不推荐使用这种方法，因为甲醇是剧毒物质。

5)以上各种方法综合使用

可以综合以上各种方法，清洗相机CCD表面。如果手指摸到了CCD前端的玻璃，也不必担心，这层玻璃很坚硬，除非使用玻璃刀、沙子或钻石，否则不会在它表面留下划痕。