第一部分:面阵相机选型计算(最常用)
面阵相机主要看 视野(FOV) 和 精度(单像素代表多少毫米)。
第 1 步:确定实际视野(FOV)
客户给的通常只是产品尺寸,绝不能直接等于视野,必须留出余量(防止跑偏、留边)。
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公式 :
实际视野 = 产品最大尺寸 ÷ 0.75(经验系数,或者直接加上 20% 的余量)。 -
举例:产品长 100mm,实际视野至少设为 100÷0.75≈133100÷0.75≈133 mm(通常取个整数 140mm)。
第 2 步:确定像素精度
这是最难的一步,要区分测量 还是检测:
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尺寸测量:按公差的 1/10 法则。
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像素精度 = 客户要求的公差 ÷ 10。 -
举例:要求误差 ±0.05mm(即总公差 0.1mm),像素精度 = 0.1÷10=0.01 mm/pixel0.1÷10=0.01 mm/pixel。
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缺陷/有无检测:按 3~5 个像素法则(最小缺陷至少占 3~5 个像素)。
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像素精度 = 最小缺陷尺寸 ÷ 3 (或 5)。 -
举例:最小缺陷 0.2mm,像素精度 = 0.2÷3≈0.066 mm/pixel0.2÷3≈0.066 mm/pixel。
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第 3 步:计算所需分辨率(像素数)
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单方向像素 :
单方向像素 = 该方向的实际视野(FOV) ÷ 像素精度 -
总像素 :
总像素 = 长边像素 × 短边像素 -
举例:视野 140×100mm,精度 0.01mm/pixel。长边需要 140÷0.01=14000140÷0.01=14000 像素。总像素需要 1.4亿1.4亿(这就属于极高像素相机了)。
第 4 步:计算镜头焦距
相机选定后,靶面尺寸(Sensor Size)就确定了,套公式算焦距:
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焦距公式 :
f ≈ (工作距离 WD × 相机靶面尺寸) ÷ 实际视野 FOV -
注意 :相机靶面有长宽,视野也有长宽。为了防止视野装不下,要按短边的比例来算(即算出来的焦距要小于等于实际需求,实在不懂就按长边算,选个稍微小一点的焦距)。
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举例 :WD 500mm,靶面宽 8.8mm,FOV 140mm。f≈(500×8.8)÷140=31.4f≈(500×8.8)÷140=31.4 mm。没有标准 31.4mm 镜头,往下选标准的 25mm 或 28mm 镜头。
第二部分:线阵相机选型计算(连续运动)
线阵相机是一行一行拍的,主要看 横向分辨率 和 纵向行频。
第 1 步:计算所需横向像素
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理论像素 = 被测物体宽度 ÷ 最小检测精度。 -
(如果精度要求极高,还要除以一个比例,比如尺寸测量除以10;缺陷检测除以3)。
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举例 :宽度 160mm,精度 0.1mm。160÷0.1=1600160÷0.1=1600 像素。市面上没这型号,往上选标准的 2K相机(2048像素)。
第 2 步:计算实际物理精度
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实际精度 = 被测物体宽度 ÷ 相机实际像素。 -
举例:160 mm÷2048 pixel≈0.078 mm/pixel160 mm÷2048 pixel≈0.078 mm/pixel。
第 3 步:计算所需行频(Line Rate)
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物体在运动,相机拍下一行后,物体刚好移动了一个"实际精度"的距离,才能不变形。
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公式 :
行频 = 物体运动速度 ÷ 实际物理精度。 -
举例 :物体速度 2200 mm/s2200 mm/s。行频 = 2200÷0.078=282052200÷0.078=28205 行/秒。所以需要选行频大于 28kHz 的 2K 线阵相机。
💡 选型计算的三个"一票否决项"
算完上面,还要核对三个硬性条件:
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动态必选全局快门:只要是运动的物体,卷帘快门直接出局。
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镜头靶面 ≥ 相机靶面:算出来的镜头必须能覆盖相机的靶面,否则边缘有黑角。
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接口限制:算出的像素太大(比如2000万以上),或者要求行频极高(比如50kHz),千兆网口绝对带不动,必须上 CameraLink 或 CXP 接口配采集卡。距离太远(大于 10 米),只能选 GigE(千兆网)接口。