一、工業(yè)相機(jī)參數(shù)

        1、分辨率

                相機(jī)每次采集圖像的像素點(diǎn)數(shù)，也是指這個(gè)相機(jī)總共有多少個(gè)感光晶片。在采集圖像時(shí)，相機(jī)的分辨率對(duì)檢測(cè)精度有很大的影響，在對(duì)同樣打的視場(chǎng)成像時(shí)，分辨率越高，對(duì)細(xì)節(jié)的展示越明顯。

        相機(jī)像素 = 水平分辨率 * 垂直分辨率

        芯片尺寸 = 水平像素尺寸 * 水平分辨率

        感光芯片尺寸=分辨率?像元尺寸

        分辨率( Pixel ) = 相機(jī)視野( mm ) / 像素精度( mm / Pixel )

        2、精度

                精度指一個(gè)像素表示實(shí)際物體的大小，用（um*um）/pixel表示。注意，像元尺寸并不等于精度，像元尺寸是相機(jī)機(jī)械構(gòu)造時(shí)固定的，而精度與相機(jī)視野有關(guān)，是變化的。精度值越小，精度越高。

          單個(gè)像素對(duì)應(yīng)的大小 = 視野寬 / 寬度分辨率 = 視野高 / 高度分辨率

          鏡頭倍率 = 芯片尺寸 / 實(shí)際所需視野

          像素精度 = 像素尺寸 / 鏡頭倍率

          像素精度 = 相機(jī)視野 / 相機(jī)分辨率

          像素尺寸 = 產(chǎn)品短邊尺寸/所選相機(jī)短邊像素?cái)?shù)

        3、幀率/行頻

                幀率：fps幀率，對(duì)應(yīng)面陣相機(jī)，表示每秒能夠拍攝的圖片張數(shù)。

                行頻：16kHz行頻，對(duì)應(yīng)線陣相機(jī)，表示每秒能夠掃描的行數(shù)。最大圖像分辨率為分辨率*行頻（例2048x16k）；

                幀率和行頻體現(xiàn)相機(jī)的最大工作效率，與曝光共同決定成像圖片的明暗，幀率和行頻很高且曝光低，則圖片很暗；幀率和行頻很低且曝光高，則圖片很亮。

        4、像元尺寸

                像元尺寸指芯片像元陣列上每個(gè)像元的實(shí)際物理尺寸，例如3.75umx3.75um 等。像元尺寸從某種程度上反映了芯片的對(duì)光的響應(yīng)能力，像元尺寸越大，能夠接收到的光子數(shù)量越多，在同樣的光照條件和曝光時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的電荷數(shù)量越多。對(duì)于弱光成像而言，像元尺寸是芯片靈敏度的一種表征。像元尺寸和像元數(shù)（分辨率）共同決定了相機(jī)靶面的大小，通常工業(yè)相機(jī)像元尺寸為2μm~14μm。

        像元尺寸（寬） = 傳感器尺寸（寬） / 分辨率（寬）

        像元尺寸（高） = 傳感器尺寸（高） / 分辨率（高）

        5、曝光時(shí)間

                曝光時(shí)間時(shí)為了將光投射到照相感光材料的感光面上，快門(mén)所要打開(kāi)的時(shí)間。曝光時(shí)間和實(shí)際的幀率成反比，也就是曝光時(shí)間越長(zhǎng)，實(shí)際的采集幀率會(huì)越低，一般為3um-10ms。

        曝光時(shí)間 = 像元尺寸 / 像的運(yùn)動(dòng)速度 = 像素精度 / 物體的運(yùn)動(dòng)速度

        放大倍率 = CCD感光尺寸 / 視場(chǎng)FOV = 焦距 / 工作距離

相機(jī)的飛拍曝光數(shù)值計(jì)算 

案例1：物體的運(yùn)動(dòng)速度是150mm/s，沿著芯片的水平方向運(yùn)動(dòng)，相機(jī)是1/2芯片(6.4mm*4.8mm)，視場(chǎng)水平方向長(zhǎng)度是20mm,像元尺寸是4.65um，計(jì)算成像時(shí)不產(chǎn)生拖影的曝光時(shí)間。

        首先計(jì)算出像的運(yùn)動(dòng)速度

        放大倍數(shù) = CCD感光尺寸 / 視場(chǎng)FOV  = 6.4mm / 20mm = 0.32，

        像的運(yùn)動(dòng)速度 = 放大倍率 * 物體的運(yùn)動(dòng)速度 = 0.32 * 150mm/s = 48mm/s，

        曝光時(shí)間 = 像元尺寸 / 像的運(yùn)動(dòng)速度 = 4.65um / 48mm/s = 0.000097s = 97us，

        最后曝光時(shí)間設(shè)置為100us即可。

案例2：玻璃轉(zhuǎn)盤(pán)設(shè)備，使用的相機(jī)是GMAX3265(6500萬(wàn)相機(jī)，相機(jī)的像元尺寸是3.2μm*3.2μm)，0.52倍率的圓心鏡頭，轉(zhuǎn)盤(pán)3600脈沖轉(zhuǎn)一圈，軟件設(shè)定的運(yùn)行速度180脈沖/s，玻璃轉(zhuǎn)盤(pán)的盤(pán)子直徑500mm

        計(jì)算公式1：

        轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間 = 一圈的脈沖 / 運(yùn)行速度 = 3600 / 180 = 20秒；

        物體的運(yùn)動(dòng)速度 = 轉(zhuǎn)盤(pán)的盤(pán)子直徑 * 3.14 / 轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間 = 500 * 3.14 / 20 = 78.5mm/s

        像的運(yùn)動(dòng)速度 = 放大倍率 * 物體的運(yùn)動(dòng)速度 = 78.5 * 0.52 = 40.82mm/s

        曝光時(shí)間 = 像元尺寸 / 像的運(yùn)動(dòng)速度 = 3.2 / 40.82 = 78.39us

        最后曝光時(shí)間設(shè)置為80us

        計(jì)算公式2：

        轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間 = 一圈的脈沖 / 運(yùn)行速度 = 3600 / 180 = 20秒；

        物體的運(yùn)動(dòng)速度 = 轉(zhuǎn)盤(pán)的盤(pán)子直徑 * 3.14 / 轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間 = 500 * 3.14 / 20 = 78.5mm/s

        像素精度 = 像元尺寸 / 鏡頭的倍率 = 3.2 / 0.52 = 6.153846um

        曝光時(shí)間 = 像素精度 / 物體的運(yùn)動(dòng)速度 = 6.153846 / 78.5 = 78.39us

        6、靶面尺寸（傳感器尺寸）               

                圖像傳感器的感光部分的大小，通常指的是圖像傳感器的對(duì)角線長(zhǎng)度，在同樣鏡頭情況下，靶面越大，視場(chǎng)越大，靶面越小，視場(chǎng)越小。傳感器（CCD/CMOS）尺寸的表示方法大惑不解，因?yàn)橄?/1.8英寸、2/3英寸之類(lèi)的尺寸，既不是任何一條邊的尺寸，也不是其對(duì)角線尺寸，看著這樣的尺寸，往往難以形成具體尺寸大小的概念。

                CCD尺寸一般用英寸來(lái)表示，靶面尺寸就是CCD尺寸

        靶面尺寸  =  對(duì)角線尺寸

        靶面面積  =  傳感器寬度 * 傳感器高度

二、鏡頭參數(shù)

        1、焦距

                 與光軸平行的光線射入凸透鏡時(shí)，理想的鏡頭應(yīng)該是所有的光線聚集在一點(diǎn)后，再以錐狀擴(kuò)散開(kāi)來(lái)，這個(gè)聚集所有光線的點(diǎn)叫做焦點(diǎn)。對(duì)于單個(gè)透鏡來(lái)說(shuō)，焦距是指從光心到焦點(diǎn)的距離，如圖一；對(duì)于多個(gè)透鏡組成的鏡頭組來(lái)說(shuō)，焦距是指像方主平面到焦點(diǎn)的距離，如圖二。一般情況下，焦距越大， 工作距離越大，視角越?。唤咕嘣叫?，工作距離越小，視角越大。

        焦距  = （工作距離 * 相機(jī)傳感器短邊尺寸）/ 物體寬度

或    焦距  =  工作距離 * 放大倍率

        

        焦距、像距、物距之間的關(guān)系：

                （1 / 物距）+ （1 / 像距）= （1 / 焦距）

         2、光圈

                光圈是一個(gè)用來(lái)控制光線透過(guò)鏡頭進(jìn)入機(jī)身內(nèi)感光面光量的裝置，在拍攝高速運(yùn)動(dòng)物體時(shí)，由于曝光時(shí)間短，需要使用大光圈。

                光圈大小一般用F表示，以鏡頭焦距f和通光孔徑直徑D的比值來(lái)衡量，當(dāng)光圈物理孔徑不變時(shí)，鏡頭中心與感光器件距離越遠(yuǎn)，F(xiàn)值越大，光圈越?。环粗?，F(xiàn)值越小，光圈越大。

                一般通過(guò)調(diào)整通光孔徑大小來(lái)調(diào)節(jié)光圈，完整的光圈數(shù)值系列如下：F1，F(xiàn)1.4，F(xiàn)2，F(xiàn)2.8，F(xiàn)4，F(xiàn)5.6，F(xiàn)8，F(xiàn)11，F(xiàn)16，F(xiàn)22，F(xiàn)32，F(xiàn)44，F(xiàn)64。

       光圈系數(shù)F = 焦距f / 通光孔徑D         

        3、分辨率

                圖像系統(tǒng)可以測(cè)到的受檢驗(yàn)物體上的最小可分辨特征尺寸，多數(shù)情況下，視野越小，分辨率越好

        4、工作距離

                工作距離指的是鏡頭的最下端到景物之間的距離。一般的鏡頭是可以看到無(wú)限遠(yuǎn)的，也就是說(shuō)是沒(méi)有上限的。鏡頭上有兩個(gè)刻度的調(diào)節(jié)圈分別是調(diào)節(jié)光圈和調(diào)焦圈，在調(diào)節(jié)圈上標(biāo)有的刻度表示此時(shí)鏡頭的工作距離。

         5、視場(chǎng)（FOV）

                視場(chǎng)也叫視野范圍，視野指的是鏡頭能看到的最大范圍，也就是鏡頭所能覆蓋的有效工作區(qū)域。

        6、景深（DOF）

                在最小工作距離到最大工作距離之間的范圍稱為景深（縱向的范圍），景深內(nèi)的物體都可以清晰成像。景深一般可以通過(guò)光圈調(diào)節(jié)，光圈越小，景深越大。

         能清晰成像的最近物平面稱為近景平面，它與對(duì)準(zhǔn)平面的距離稱為前景深L1。

         能清晰成像的最遠(yuǎn)物平面稱為遠(yuǎn)景平面，它與對(duì)準(zhǔn)平面的距離稱為后景深L2。

        景深=前景深+后景深：

        其中： ：容許彌散圓直徑，f：鏡頭焦距，F(xiàn)：鏡頭的拍攝光圈值，L：對(duì)焦距離

        光圈，鏡頭焦距、拍攝距離對(duì)景深的影響：

        1）、鏡頭光圈：光圈越大，景深越??；光圈越小，景深越大；

        2）、鏡頭焦距：鏡頭焦距越長(zhǎng)，景深越小；距離越短，景深越大；

        3）、拍攝距離：距離越遠(yuǎn)，景深越大；距離越近，景深越小 

        7、視角

                 視角即視線的角度，也就是鏡頭能看多"寬"。焦距越小，視角越大，最小工作距離越短，視野越大。

鏡頭選型實(shí)例：

        已知客戶觀察范圍為30mm*30mm，工作距離為100mm，CCD尺寸為1/3',那么需要多少焦距的鏡頭

        計(jì)算方法：

                1/3'=3.6mm（垂直） 芯片垂直方向的大小

                f=（100*3.6）/30 

參考：工業(yè)相機(jī)與鏡頭選型方法（含實(shí)例）_工業(yè)相機(jī)選型-CSDN博客