工業(yè)相機又俗稱攝像機，相比于傳統(tǒng)的民用相機（攝像機）而言,，它具有高的圖像穩(wěn)定性,、高傳輸能力和高抗干擾能力等優(yōu)點。目前市面上工業(yè)相機大多是基于 CCD （ Charge Coupled Device ）或 CMOS （ Complementary Metal Oxide Semiconductor ）芯片的相機,。
工業(yè)相機與普通數(shù)字式相機的主要區(qū)別 
工業(yè)相機是作為機器視覺系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵組件,，其最本質(zhì)的功能就是將光信號轉(zhuǎn)變成有序的電信號。選擇合適的相機也是機器視覺系統(tǒng)設(shè)計中的重要環(huán)節(jié),，相機的選擇不僅直接決定所采集到的圖像分辨率,、圖像質(zhì)量等，同時也與整個系統(tǒng)的運行模式直接相關(guān),。
1.相機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
2.相機分類
相機按照芯片類型,、傳感器結(jié)構(gòu)特性、掃描方式,、分辨率大小,、輸出信號方式、輸出色彩,、輸出信號速度,、響應(yīng)頻率范圍等有著不同的分類方法,。
①按照芯片類型：可以分為CCD相機、CMOS相機,；
CCD相機：使用CCD感光芯片為圖像傳感器的相機,集光電轉(zhuǎn)換及電荷存貯,、電荷轉(zhuǎn)移、信號讀取于一體,，CCD是目前機器視覺最為常用的圖像傳感器固體成像器件,。
CMOS相機：使用CMOS感光芯片為圖像傳感器的相機 ,將光敏元陣列、圖像信號放大器,、信號讀取電路,、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、圖像信號處理器及控制器集成在一塊芯片上,，還具有局部像素的編程隨機訪問的優(yōu)點,。
②按照傳感器的結(jié)構(gòu)特性：可以分為線陣相機、面陣相機,；
線陣相機：傳感器上呈線狀（一行或三行）分布的相機,，其所成圖像為一維“線”圖像。
面陣相機：傳感器上像素呈面狀分布的相機,，其所成圖像為二維“面”圖像,。
③按照掃描方式：可以分為隔行掃描相機、逐行掃描相機,；
④按照分辨率大�,。嚎梢苑譃槠胀ǚ直媛氏鄼C、高分辨率相機,；
⑤按照輸出信號方式：可以分為模擬相機,、數(shù)字相機；
模擬相機：從傳感器中傳出的信號,，被轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號,，即普通視頻信號后再傳到圖像采集卡中。
數(shù)字相機：信號自傳感器中的像素輸出后,，在相機內(nèi)部直接數(shù)字化并輸出,。數(shù)字相機又包含USB相機、1394相機,、Gige相機,、CameraLink相機等。 ⑥按照輸出色彩：可以分為單色（黑白）相機,、彩色相機,；
⑦按照輸出信號速度：可以分為普通速度相機、高速相機；
⑧按照響應(yīng)頻率范圍：可以分為可見光（普通）相機,、紅外相機,、紫外相機。
3.卷簾快門(Rolling shutter)&全局快門(Global shutter)
卷簾快門,，通常使用CMOS傳感器,。傳感器在曝光時并不是所有像素同時感光的，而是逐行曝光,，每行像素按照順序依次感光。
全局快門,，通常使用CCD傳感器,。所有像素同時感光曝光，在任意一個時間點,，所有像素都接受相同的光量,。
來一張示意圖（此圖原為動態(tài)圖，可能不能正常動態(tài)顯示）：
再來一張風扇模擬圖（感受一下快與慢的區(qū)別）：
對于圖像采集,，我們要了解到現(xiàn)場是要動態(tài)還是靜態(tài),，速度多少等，才能根據(jù)這些參數(shù)選擇合理的相機(一般來說,，動態(tài)就要考慮全局相機)
4.相機常見參數(shù)
想要了解相機常見參數(shù),，最直接的方法就是看下各選型手冊就知道都有哪些重要參數(shù)，以此比較學習相機各個參數(shù)（以500萬卷簾相機為例）：
�,？低昅V-CE050-30GM參數(shù)：
大華相機A3504MG100參數(shù)：
（其它品牌相機請參照官方選型手冊,，一般都有自己的命名規(guī)則來方便記憶和區(qū)分，不在一一列舉）
①相機—像元（也有稱做像素）：是成像于相機芯片的圖像的最小組成單位,。將圖像放大,，每一小格表示一個像元，其中每一個像元對應(yīng)一個灰度值,。以500萬像素的相機為例,，滿屏有2592*1944個像素,成像于1/2.5英寸大小的CMOS芯片。
②分辨率（Resolution） ：相機每次采集圖像的像元點數(shù)（Pixels）,。對于工業(yè)數(shù)字相機一般是直接與光電傳感器的像元數(shù)對應(yīng)的,，由相機所采用的芯片分辨率決定，是芯片靶面排列的像元數(shù)量,。通常面陣相機的分辨率用水平和垂直分辨率兩個數(shù)字表示,，如：2592（H）x 1944(V)，前面的數(shù)字表示每行的像元數(shù)量,，即共有2592個像元,，后面的數(shù)字表示像元的行數(shù)，即1944行。對于工業(yè)數(shù)字模擬相機則是取決于視頻制式,，PAL制為768*576,，NTSC制為640*480。
③像元深度（Pixel Depth） ：即每像素數(shù)據(jù)的位數(shù),。對于黑白相機來說,，像元深度定義灰度由暗到亮的灰階數(shù)，一般常用的是8Bit（輸出圖像灰度等級2的8次方,，即0~255共256級）,，對于工業(yè)數(shù)字數(shù)字相機一般還會有10Bit、12Bit等,。
④最大幀率（Frame Rate）/行頻（Line Rate） ：相機采集傳輸圖像的速率,，對于面陣相機一般為每秒采集的幀數(shù)單位fps（Frames/Sec.），如30fps,表示相機在1秒鐘內(nèi)最多能采集30幀圖像,；對于線陣相機機,，通常用行頻表示，即為每秒采集的行數(shù)（Hz）,，單位KHz,如12KHz表示相機在1秒鐘內(nèi)最多能采集12000行圖像數(shù)據(jù),。
⑤曝光方式（Exposure）和快門速度（Shutter） ：CCD/CMOS相機多數(shù)采用電子快門，通過電信號脈沖的寬度來控制傳感器的光積分（曝光）時間,。對于一般性能的的相機快門速度可以達到1/10000-1/100000秒,。
對于工業(yè)線陣相機都是逐行曝光的方式，可以選擇固定行頻和外觸發(fā)同步的采集方式,，曝光時間可以與行周期一致,，也可以設(shè)定一個固定的時間；面陣相機有幀曝光,、場曝光和滾動行曝光等幾種常見方式,，工業(yè)數(shù)字相機一般都提供外觸發(fā)采圖的功能�,？扉T速度一般可到10微秒,，高速相機還可以更快。
⑥像元尺寸（Pixel Size） ：像元尺寸是相機芯片上每個像元的實際物理尺寸,。像元大小和像元數(shù)（分辨率）共同決定了相機靶面尺寸的大小,。目前工業(yè)數(shù)字相機像元尺寸一般為2.2μm-10μm，一般像元尺寸越小,，制造難度越大,，圖像質(zhì)量也越不容易提高。
⑦靶面尺寸（Sensor Size）：圖像傳感器的感光部分的大小,。面陣相機靶面尺寸的大小表示與顯示器等標準類似,，以芯片對角線長度來度量,，單位以“吋”表示，符號為“””,，1吋為16mm（注意：業(yè)界通用的規(guī)范就是 1英吋 CCD尺寸= 長 12.8mm × 寬 9.6mm = 對角線為 16mm 之對應(yīng)面積,，而非光導攝像管直徑25.4mm）；線陣相機以芯片的橫向長度來度量,。工業(yè)上,，一般面陣相機常用靶面尺寸如下表，實際尺寸略有差異,。在像素不變的情況下,，相機靶面尺寸越大，噪點控制能力越強,，因為單個感光元件之間的間距越大,，相互之間的信號干擾越小。
知道分辨率（像元數(shù)）和像元尺寸,，可以近似計算出來其靶面尺寸。比如：500萬相機靶面尺寸1/2.5”,，分辨率2592（H）x 1944(V),，像元尺寸2.2 x2.2um，其靶面尺寸：2592 x2.2/1000≈5.7mm,，1944 x2.2/1000≈4.3mm,，即5.7 x4.3mm。
相機靶面尺寸與鏡頭匹配的技巧：在選用相機與鏡頭時,，遵循“鏡頭最大兼容CCD尺寸≥相機靶面尺寸”的原則,。
⑧光譜響應(yīng)特性（Spectral Range） ：是指該像元傳感器對不同光波的敏感特性，一般響應(yīng)范圍是350nm－1000nm,，一些相機在靶面前加了一個濾鏡,，濾除紅外光線，如果系統(tǒng)需要對紅外感光時可去掉該濾鏡,。
⑨數(shù)據(jù)傳輸接口：
⑩相機光學接口：即相機與鏡頭的連接方式,，業(yè)內(nèi)常用的幾種接口，如C口,，CS口,，F(xiàn)口，V口等,。前面兩種的接口都是螺紋口,，后面兩種都是卡口。
⑪精度：圖像中每個像素代表的實際物體的尺寸,。圖像單位（像素）和實際物理單位（mm）之間的對應(yīng)關(guān)系,，即視覺系統(tǒng)所能達到的理論精度,，計算公式為：
例如：視場水平方向長度是25mm，相機水平分辨率是2592像素,，所以視覺系統(tǒng)理論精度為25mm/2592像素≈0.01mm/像素,，表示圖像中每個像素對應(yīng)0.01mm。
在選擇相機時,，尤其是用視覺進行測量時,，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通常需要視覺系統(tǒng)的理論精度高于要求的實際精度（注意：精度數(shù)值越小,，要求越高）,。
經(jīng)驗： 外觀檢測：最小污點要求實際精度=5pixel* 理論精度；尺寸檢測：實際公差精度>=10pixel*理論精度,。
相機使用環(huán)境的注意事項
冷(Cold)
理論上對低溫的考慮是潛在的考慮,，特別在光學器件表面。當一個 視覺系統(tǒng)要用于一個相對冷的或者溫度會急劇下降的環(huán)境中時,，就要通過使用加熱來維持組件的外部溫度來阻止?jié)饪s(condensation),。
熱(Heat)
理論上對熱的考慮是器件不能工作。另一個考慮是圖像噪聲的增加,，特別是來自相機的圖像傳感器,。常規(guī)是溫度每升高7度電子器件的壽命就縮短一半。當然,，極其高的溫度才會毀壞器件,。使用對流冷卻或冷藏能轉(zhuǎn)移熱的作用。
濕度(Humidity)
跟冷溫度一樣,，高濕度的主要考慮是對濃縮的擔心,，特別是在光學器件表面。補救措施跟冷環(huán)境一樣：對視覺系統(tǒng)器件加熱到比周圍溫度高,，并給關(guān)鍵器 件吹送干燥風,。
Airborne Hazards空氣污染物
Airborne Hazards就是像灰塵，薄霧和 浮動的碎片對圖像降級都有威脅的東西,，在它們落到光學器件上時就對圖像產(chǎn)生影響呢,。解決的方法就是從那些airborne hazards中把關(guān)鍵視覺器件移 走，或者是器件周圍使用干凈的干燥風吹,。這個送風機不能是turbulent,；turbulent 空氣有可能把污染的氣體送到光學器件的表面。
Electrical Interference電子干擾
電子干擾最大的考慮是對器件危害和對于不可靠系統(tǒng)的操作,。電子 干擾可來自供電線,，通過電力線的電火花，還有其它設(shè)備的輻射能量,。最好的保護措施就是好的防護和接地,。好的接地措施必須遵循阻止 能引起嚴重問題的地環(huán)流原則,。還有，在有條件的情況下對輸入電力的傳導噪聲進行過濾,，并調(diào)節(jié)線電壓,。
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