相機、鏡頭、光源選型 - 原創，轉載請標明出處
一、工業相機
二、工業鏡頭
三、鏡頭選型參考要素。
四、相機和鏡頭的配套原則
五、 面陣相機和鏡頭選型
六、項目：
七、了解線陣相機與面陣相機的基本區別
一、工業相機：
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一）分類：
1.感光芯片類型：CCD相機、CMOS CCD和CMOS相機的區別？
傳輸結構：傳輸信號時，統一放大器處理，不失真，CMOS必須先放大，再整合各個像素的信號
成像效果上：CCD
ISO感光度高
解析度高
噪聲高
反應速度慢
制造成本高
CMOS與之相反
噪聲差異：CCD比CMOS噪聲相對減少很多，提高圖像品質
耗電量差異：CMOS耗電量是CCD的1/8~1/10
分辨率差異（解析度）：同尺寸，CCD分辨率要高於CMOS，成像質量要優於CMOS
ISO感光度：CCD大於CMOS感光度
成本差異：CCD的成品率比CMOS低，CCD制造成本高於CMOS傳感器
反應速度：CCD慢與CMOS。
雖然CCD在感光度，分辨率（解析度），噪聲等方面優於CMOS，但是CMOS低成本，功耗低及整合度高，現在CMOS技術不斷進步，兩者差異逐漸減小，現在一般也用CMOS芯片了。
2.傳感器結構：線陣相機、面陣相機：如何選擇？
線陣相機和面陣相機的區別
1).類型
圖像清晰度是由選擇的鏡頭焦距決定的，不是由像素多少決定的。
線陣相機一般被測視野為細長的帶狀，①多用於滾筒檢測問題，②需要極大的視野或者極高的精度（在大視野或者高精度檢測時，其檢測速度慢），一般相機圖像是400k~1M，合並后圖像有幾個M那么大
2).應用范圍：
面陣相機：應用面較廣，如面積，形狀，尺寸，位置，甚至溫度的測量
線陣相機：典型領域是連續檢測的材料，被檢測物通常勻速運動。可以准確測量到微米。
3).面陣相機單個面積一般達到工業測量現場的需求
線陣相機：獲取二維圖像，必須加上掃描運動，為了確定圖像每個像素點在被測件上的對應位置，還必須配以光柵等器件以記錄線陣每一掃描行的坐標。圖像獲取時間長，效率低。掃描運動和相應位置反饋環節存在，增加了系統復雜性和成本。圖像精度可能受掃描運動精度影響而降低，最終影響測量精度。
3).掃描方式：隔行掃描相機、逐行掃描相機。工業相機都是逐行掃描，一般的相機是隔行掃描，甚至是隔三行掃描。
4).分辨率大小：普通分辨率、高分辨率相機：如何選型分辨率，就是選型相機
5).輸出信號：模擬相機、數字相機
6).黑白、彩色相機：算法選擇
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線陣工業相機與面陣工業相機的區別在哪里？
線陣CCD
工業相機主要應用於工業、醫療、科研與安全領域的圖象處理。在機器視覺領域中，線陣工業相機是一類特殊的視覺機器。與面陣工業相機相比，它的傳感器只有一行感光元素，因此使高掃描頻率和高分辨率成為可能。線陣工業相機的典型應用領域是檢測連續的材料，例如金屬、塑料、紙和纖維等。被檢測的物體通常勻速運動 , 利用一台或多台工業相機對其逐行連續掃描 , 以達到對其整個表面均勻檢測。可以對其圖像逐行進行處理 , 或者對由多行組成的面陣圖像進行處理。另外線陣工業相機非常適合測量場合，這要歸功於傳感器的高分辨率 , 它可以准確測量到微米。對於面陣CCD 來說，應用面較廣，如面積、形狀、尺寸、位置，甚至溫度等的測量。面陣CCD 的優點是可以獲取二維圖像信息，測量圖像直觀。缺點是像元總數多，而每行的像元數一般較線陣少，幀幅率受到限制，而線陣CCD 的優點是一維像元數可以做得很多，而總像元數角較面陣CCD 工業相機少，而且像元尺寸比較靈活，幀幅數高，特別適用於一維動態目標的測量。
數碼相機的感光元件有CCD和COMS兩種。
CCD為數碼相機中可記錄光線變化的半導體，多少百萬像素，指的是CCD的解析度，也代表CCD上有多少感光元件。
在數據采集上，CCD和COMS的區別是：CCD每曝光一次，自快門關閉或是內部時脈自動斷線（電子快門）后，就進行像素轉移處理，將每一行中每個像素的點和信號依次傳入緩沖區（電荷存儲器）中，由底端的線路導引輸出到CCD旁的放大器進行放大，再串聯ADC（模擬轉數字）輸出，相對，再CMOS傳感器中，每個像素都會鄰接一個放大器及A/D轉換電路，用類似內存電路的方式將數據輸出。
在結構上：CCD的特色在於充分保持信號在傳輸時不失真（專屬通道設計），透過每個像素集合至單一放大器上在做統一處理，可以保持信號的完整性。CMOS制造較簡單，沒有專屬通道的設計，因此必須先行放大再整合各個像素的信號。
成像效果上
CCD CMOS
設計 單一感光器 感光器連接放大器
ISO感光度 相同面積下較高 感光開口小，靈敏度低
成本 高 低
解析度 結構復雜度低，解析度高 傳統技術較低
噪聲 多元放大器，噪聲低 誤差大，噪聲高
耗能比 需要外加電壓導出電荷，耗能高 像素直接放大，耗能低
反應速度 慢 快
電子快門 全局快門 大多為卷簾式快門
ISO感光度：對光線的反應速度，數碼相機通過提升感光器件的光線敏感度或者合並幾個相鄰的感光點來實現
解析度：畫面是由許多小投影點所組成的，解析度代表的就是這些點的數量
電子快門：利用感光系統不同點不工作的原來，來控制曝光時間。
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二）、相機基本參數：
1.分辨率：
數字工業相機一般是和光電傳感器的像元數對應
模擬相機：取決於視頻制式：PAL為768*576 MTSC為640*480
2.像素位數：
8位，16bit，
3.像素尺寸：
一般為3um~10um，（尺寸越小，制造難度越大，制造時圖像質量也越不容易提高）
4.幀速度：面陣相機：每秒采集的幀數
線陣相機：每秒采集的行數 Hz
5.曝光方式和快門速度：
線陣相機都是逐行曝光，選擇固定行頻和外觸發同步的采集方式，曝光時間可以與行周期一致，也可以設定一個固定的時間。
面陣相機有幀曝光，場曝光和滾動行曝光等幾種常見方式，外觸發采集圖片功能，快門速度一般可到10微秒，高速工業相機可以更快。
6.傳感器尺寸：
1/2'' 1/3'' 2/3''等。像素不變時，相機傳感器尺寸越大，噪點控制能力越強，單個感光元件的間距越大，相互的信號干擾越小。
7.相機品牌：
品牌 產地 相機類型
THE IMAGING SOURCE 美國 線陣相機、面陣相機
IDS uEye 美國 線陣相機、面陣相機、智能相機
Microscan 美國 線陣相機、面陣相機、智能相機
JAI 丹麥 線陣相機、面陣相機、攝像機
Dalsa 加拿大 線陣相機、面陣相機
Teli 日本 線陣相機、面陣相機
COGNEX 美國 智能相機
Balser 德國 線陣相機、面陣相機、智能相機
Crevis 韓國 線陣相機、面陣相機
AVT 德國
品牌：
MV1000 Pci1424 uEye Direct
PX610 DM4X1 Picolo
PXR800 DFGBW1 Dalsa X64-CL Express
IMPERXVCE Epix Pixci SI SenTech Direct
MicroPix Domino Mini Leutron Direct
DirectShow Matrox Meteor II JAI Direct
OpteonDirect Domino Alpha 2 Async Dals Genie
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二、工業鏡頭
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一）、接口：
C型：
C型接口鏡頭與攝像機接觸面至鏡頭焦平面的距離為17.5mm
CS型：
接口距離為12.5mm，CS型鏡頭與CS型攝像機可以配合使用，C型鏡頭與CS型攝像機間增加5mm的C/CS轉接環可以配合使用，CS鏡頭與C型攝像機無法配合使用
F型：
通用型接口，一般適用於焦距大於25mm的鏡頭
V
T2
Leica
M42x1
M75x0.75等
鏡頭接口要與相機接口匹配安裝或可通過外加轉換口匹配安裝即可。
二）、基本參數：
0.一般拍攝高速運動物體，曝光時間短，需要大光圈
相對孔徑 = 直徑 / 焦距
光圈系數 = 焦距 / 直徑 兩者互為倒數 f/1 f/1.4 f/2 f/2.8
因為鏡頭是圓的，面積增加一倍，直徑增加2的開平方 = 1.4，所以光圈系數就為上述f/1 f/1.4 f/2 f/2.8
1.視場：FOV（Field of view即 FOV，視野范圍）（必須要了解的）。預期目標成像高度占畫面高度30%~80%
2.工作距離：（working Distance 即 WD）,鏡頭到受檢物體的距離（必須要了解的，工作距離是否可調，包括是否有安裝空間等）
3.分辨率：視野越小，分辨率越好，lp/mm為單位。需要和相機匹配。lp/mm計量單位，分辨率越高，鏡頭成像越清晰。鏡頭的極限空間分辨率要大於相機的極限空間分辨率，這樣才能讓相機實現最佳成像性能。
按目前公開的性能指標來說，百萬像素鏡頭對應的極限空間分辨率是90線對/mm，二百萬像素鏡頭對應的空間分辨率是110線對/mm，五百萬像素鏡頭對應的空間分辨率是160線對/mm，因此百萬像素鏡頭配合相機的極限空間分辨率必須低於90線對/mm，
4.景深（depth of view ，即DOF）：物體離最佳焦點較近或較遠時，鏡頭保持所需分辨率的能力（了解客戶對景深是否有特殊要求？）
景深越小，分辨率越高，景深越大，分辨率越小。
景深隨鏡頭的光圈值，焦距，拍攝距離而變化。
拍攝的視場越大，所用的鏡頭的焦距越短，畸變的程度就越明顯，
增加景深（如何得到對焦良好的畫面，增加景深）
光圈越大，景深越小，光圈越小，景深越大。焦距越長，景深越小，焦距越短，景深越大，越容易聚焦。拍攝距離越近，景深越小，拍攝距離越遠，景深越大。
使用延伸環或者微距鏡頭時，景深會變小。
5.焦距：f，光的聚焦或發散的度量，即照相機中，從鏡片中心到底片 或CCD等成像平面的距離。
焦距越小，視角越大，所觀察的范圍越大。焦距越大，視角越小。焦距是否可調，分為定焦鏡頭和變焦鏡頭。
6.失真：（distortion）（衡量鏡頭性能的指標之一），又叫畸變，影響影像的幾何形狀，直線變為曲線
光圈與F值：控制鏡頭通光量裝置，用F表示。以焦距f和通光孔徑D，用F表示。比如8mm/F1.4,代表最大孔徑5.7mm
像場中央與邊緣：像場中心比邊緣分辨率高，像場中心比邊緣光場照度高。
7.尺寸：鏡頭可支持的最大CCD尺寸應大於等於選配相機CCD芯片尺寸。
8.光學放大倍數： 計算縮放比例
PMAG(縮放比例) = CCD Size(感光芯片尺寸，英尺) / Fov(視場)
9.數值孔徑：NumericalAperture，NA
等於由物體與物鏡間媒質的折射率n與物鏡孔徑角的一半(a/2)的正弦值的乘積，計算公式為N.A=n*sina/2.數值孔徑與其他光學參數有密切的關系。與分辨率成正比，與放大倍數成正比，也就是說數值孔徑，直接決定了鏡頭分辨率，數值孔徑越大，分辨率越高，否則反之。
10.后背焦：Flage Distance
指相機接口平面到芯片的距離。但在線掃描鏡頭或者大面陣相機的鏡頭選型時，后背焦時非常重要的參數，因為直接影響鏡頭的配置，不同廠家的相機，哪怕接口一樣也可能有不同的后背焦。
三）、常用攝像鏡頭參數：
焦距f 光圈值f和視場2w，經驗公式 1/F*tanw √ f = C
F型接口類型攝像鏡頭焦距表：(mm)
類型： 魚眼型 超廣角型 廣角型 標准型
焦距 7.5,15 17,20 24,28,35 50
C,CS型接口類型攝像鏡頭焦距表(mm)
類型 1/3'' 1/3'', 1/2'' 2/3'',1''
焦距 2.8-3.5 3.5-6 8-75
CCD芯片尺寸
1英寸 靶面尺寸寬為12.7mm，高9.6mm，對角線16mm
2/3英寸 靶面尺寸寬為8.8mm，高6.6mm，對角線11mm
1/2英寸 靶面尺寸寬為6.4mm，高3.8mm，對角線8mm
1/3英寸 靶面尺寸寬為4.8mm，高3.6mm，對角線6mm
1/4英寸 靶面尺寸寬為3.2mm，高2.4mm，對角線4mm
四）、常用鏡頭類型；
1.按相機不同分為 面陣鏡頭和線陣鏡頭
2.按焦距分：
定焦鏡頭：焦距固定，一般光圈可調，帶聚焦微調，只有小工作距離，視野范圍隨着距離變化
變焦鏡頭：焦距可以連續變化，尺寸比變焦鏡頭大，適合物體變化，像素質量不如定焦鏡頭
3.按放大倍數分定倍鏡頭和變倍鏡頭：
定倍鏡頭：固定放大倍數、固定工作距離，無光圈，無調焦，低變形率，可以配合同軸光源使用
變倍鏡頭：在不改變工作距離時，可無極調節放大倍率，在改變放大倍率時，讓然呈現卓越的圖像質量，結構復雜。
4.近射透鏡：
攝取（更近距離）目標的像，用近攝鏡后，目標像的畸變增大，為此，近攝透鏡的屈光率不能太大，使原工作距離的縮短量一般不超過20%。盡量選用低倍率鏡頭。如果項目要求比較苛刻，傾向選擇高景深的尖端鏡頭。
5.遠射透鏡
對遠距離目標攝取到清晰圖像，采用遠攝鏡頭，是長焦距鏡頭。鏡頭可以是折射系統，反射系統或折反射系統。反射式常采用卡塞格林式遠攝鏡頭，折反式遠攝鏡頭由於采用前部校正透鏡，其成像質量更好。
6.遠心鏡頭
采用平行光路設計，將孔徑光闌放置在光學系統的像方家平面上，可以消除透視畸變，常用語工業精密測量，畸變極小。
遠心鏡頭時為了糾正傳統鏡頭的視差二特殊設計的鏡頭，可以在一定的工作距離內，使得到的圖像放大倍率不會隨工作距離的變化而變化。
遠心鏡頭又分為物方遠心，像方遠心，雙側遠心三種。
物方遠心鏡頭：通過在像方焦平面上放置孔徑光闌，使物方主線平衡與光軸，從而雖然物距改變，但成像位置不變
像方遠心鏡頭：通過在像方焦平面上放置孔徑光闌，使物方主線平衡與光軸，從而雖然CCD芯片的安裝位置有所改變，在CCD芯片上投影成像大小不變
雙側遠心鏡頭：兼有以上兩種特點，但結構更加復雜。
四）、鏡頭品牌：
品牌 產地 鏡頭類型
施耐德Schneider 德國 定焦，遠心
卡爾蔡司Zeiss 德國 定焦，遠心
μTron 日本 定焦，定倍，遠心，連續變倍
Moritex 日本 定焦，定倍，遠心，連續變倍
SPACECOM 日本 百萬像素定焦
COMPUTAR 日本 百萬像素定焦
賓得PENTAX 日本 百萬像素定焦
騰龍TAMRON 日本 百萬像素定焦
精工 日本 百萬像素定焦
VST 日本 定焦、定倍，遠心，連續變倍
KOWA 日本 百萬像素定焦
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三、鏡頭選型參考要素。
盡管相機、分析軟件和照明對機器視覺都十分重要，可最關鍵的還是鏡頭。若想完全發揮其功能，鏡頭必須能滿足要求。選擇鏡頭時，應考慮四個主要因素。
1.檢測物體類別和特性
2.景深或者焦距
3.加載和檢測距離
4.運行環境
1.確定物體大小和分析環境，這個環境叫做無遮擋視場(FOV)，豎直方向和水平方向尺寸比例是4:3，主要放大率PMAG，是鏡頭的工作成效，當確定鏡頭是否合適時，需要考慮這點。
系統放大率(SMAG）監視器尺寸和傳感器尺寸的比例和PMAG的乘積結果
SMAG=PMAG*監視器尺寸/傳感器尺寸
物體特性：鏡頭對於物體特征的解析能力依賴於特征的對比是否強烈。確定系統解析度或者物體最小解析特征的方法，可以使用諸如倫奇刻線法這樣的解像力方法。（這些刻線法以線耦（等寬度的一條黑線和一條白線）來決定特征，其他的解像力方法還可以用圓圈和點狀網絡）
鏡頭在指定光線條件下辨識特定寬度的線耦或者電鋸的能力，決定了它的解析度。解析度通常被模塊轉換功能(MTF）以圖像的方式顯示出來，圖形顯示了指定線耦頻率下可行的相對對比度。扭曲，色差和其他波前畸變都會影響曲線的斜率，使曲線偏離理想狀態或者衍射極限的光學表現。鏡頭方案有時候會以沒毫米線耦數量lp/mm為單位列出物體解析度，再將這個值除以1000就可以預測出鏡頭每微米的物體解析度。
在進行表面剖析時，通常不只使用一台照相機和鏡頭，而了解鏡頭的內在偏差（aberration）量也是有價值的，偏差指鏡頭的光學誤差，可以引起同一張圖片里不同點的圖像質量差異。剖析通常包括激光線和其他圖像里的光線，這樣可以確保測量的准確性。一些軟件可以消除如鏡頭引起的扭曲之類的誤差。所以在最終圖像里只有剖析數據是明顯的。
大型格式和區域掃描相機鏡頭時控制應用優秀的解決方案，因為他具有高解析度、低扭曲和有限色差。大范圍FOV和兼容性，以及大型格式傳感器，使這些鏡頭在web，LCD，視頻和飲料行業的應用具有很高的價值。
極限范圍內，鏡頭重新對焦，可以改變工作距離。無限共軛鏡頭的對焦距離可以從最小工作距離一直到無限遠。
有限共軛鏡頭則有一個特定工作距離范圍。
存放和加載限制，包括用於艱苦環境的保護外殼，必須具有足夠的柔性，可以根據工作距離進行調整。比如在很多安裝場合，感興趣的產品區域和產品線可能在檢測過程中發生變化，這就要求視覺系統和視覺元件可以根據若干種傳感條件進行調整。很多照相機鏡頭需要平穩加載，但是當物體空間（物體和鏡頭之間的距離）受到限制，改變像空間（image space，鏡頭與圖像之間的距離），就可以改變工作距離。
像空間可以使用兩種方式進行改變：通過縮放功能或者隔離。縮放鏡頭可以調整照相機系統的視場，而不需要改變工作距離。一些縮放系統的元件可以定制組成特殊型號的系統。度量衡和顯微應用需要以微米為單位進行放大，這些鏡頭系統可以同顯微鏡下的物體對應。縮放鏡頭保持着高解析度，但是成本高昂。另外一種方案，鏡頭隔離器十分經濟，並且可以縮短工作距離、減小鏡頭的可視范圍。然而不幸的是，這會帶來扭曲同時降低解析度。因此，除非空間調整是在5mm之內或者鏡頭的設計就帶有隔離器，否則隔離器不是一個推薦的方案。
2.當景深一定的情況下，DOF可以通過縮小鏡頭孔徑（也就是增加F/#值）來變大，同時也需要光線增強。
鏡頭的DOF范圍取決於有效焦距，可接受的模糊直徑。有一些鏡頭被設計成超焦或者可超焦的，意味着焦內的遠點可以拓展到無限遠。這種技術通常應用在定焦鏡頭上，景深效果很深，但是卻可以通過虹膜的幫助進行調整。
不要把遠心鏡頭和大景深鏡頭弄混了。遠心鏡頭可以使機器視覺系統控制放大率、消除潛在誤差，所以同尺寸的物體在照片上高度都是一致的，無論它距離照相機有多遠。這種鏡頭一個實際應用的例子是分析計算機電路板。遠心鏡頭通常有一個工作距離范圍，在每一個工作距離點形成有限的景深。集成商在為一個項目選擇遠心鏡頭的時候，既需要考慮工作距離范圍，還需要考慮景深效果。
3.在很多情況下，比如說管道檢測，可以使用變焦鏡頭獲得較大的景深。變焦鏡頭和縮放鏡頭很類似，應用在需要經常變換焦距的場合。這些鏡頭經常是馬達驅動的，可以保證在對焦平面上平滑移動。使用這樣的鏡頭，整個管道、每一個環節都可以掃描到，通過調整焦距來發現每個缺陷。然而，同縮放鏡頭不通，變焦鏡頭的工作距離也可以變化，可以根據需要進行重新定位。
USAF目標法展示了不同的寬度的倫奇刻線，可以衡量鏡頭的性能。
4.運行環境的重要性
機器視覺系統的環境因素包括物體反射系數、光線、溫度、振動和污染物。物體的反射會導致高光，還可能使特征模糊。鏡頭外殼和遮光罩中的障板可以降低光散引起的高光現象。障板為不透明的圓片，為鏡頭的中心孔徑特別設計，可以限制到達傳感器的光線。極化或者散射光源同樣也可以避免物體反射出現的熱點。
光，尤其是單色光，可以使物體的對比度提高，使鏡頭圖像的質量最大化。在使用黑白照相機的時候，對比度是非常重要的，可以通過加減過程產生。在加法過程中，單色光源和照相機鏡頭濾鏡同分析物體所在的媒介顏色相匹配，物體周圍的區域可以反射並且傳輸光線，所以顯得比物體更加明亮。這項技術在凝膠和彩色液體用作背光式觸摸屏或者微粒檢測的應用很有價值。
相反，在減法系統中，濾鏡屏蔽了物體周邊的反射光，這使得物體看起來比周邊明亮。像葯丸檢測這樣的應用，物體的顏色可能是它僅有的特征，這時候就要使用濾鏡。
高溫環境下，可能因為鏡頭里光學元件的熱膨脹出現問題。並不是所有的鏡頭都可以適應溫度變化，在檢測熱物體時，最好使用工作距離比較長的鏡頭。
另外一個要考慮的因素是振動。通常需要將鏡頭裝載到和照相機隔離的平台和桌面上，來減少振動。重型的照相機鏡頭總是帶有卡具，如果鏡頭不能直接裝在案板或者類似的隔離桌面上，那么就把裝載鏡頭的物體放在獨立平台上吧。固定在獨立平台上的機械手就經常用來裝載照相機和鏡頭。
工業換件下的污染物會腐蝕鏡頭表面。極端環境光學（HEO）產品進行了專門設計，即便是長期暴露在嚴酷環境下，也可以提供高質量的圖像。因為它的光學元件是嚴格密封的，HEO產品可以在水下使用，能夠抗腐蝕、防塵，並且不受機械影響。
照相機鏡頭對於機器視覺系統有着深遠的影響。為了實際應用選擇合適的鏡頭，機器視覺集成商必須對物體的尺寸、特征和反射率都要進行分析。他/她還必須要估計工作距離范圍以及物體厚度所需要的景深。當改變物體和圖像間隔的時候，集成商可以使用更加靈活的系統，也可以降低性能。所有的環境都是在不斷變化的，還要符合一定的要求，所以選擇一款合適的鏡頭非常重要。
工業鏡頭的選擇要點：
確定客戶需求：
1.視野范圍、光學放大倍數及期望的工作距離：選擇比被測物視野稍大一點的鏡頭，有利於運動控制
2.景深要求：對有景深要求的項目，盡可能使用小光圈，光線強的，選擇放大倍率鏡頭時，項目許可下，盡可能選用低倍率鏡頭，如項目要求比較苛刻，傾向選高景深的尖端鏡頭
3.芯片大小和相機接口：例如2/3'' 鏡頭支持最大的工業相機靶面為2/3'',它是不能支持1英寸以上的工業相機
4.光源配合，選配合適鏡頭
5.可安裝空間：方案可選情況下，讓客戶更改設備尺寸是不現實的。
6.鏡頭的光圈大小決定圖像的亮度，在拍攝高速運動物體，曝光時間很短的應用中，應該選用大光圈鏡頭，以提高圖像亮度。
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四、相機和鏡頭的配套原則（鏡頭分辨率-保證成像清晰和圖像分辨率-確定成像清晰）
鏡頭的極限空間分辨率必須高於相機的極限空間分辨率，這樣才能讓相機實現最佳成像性能
8.尺寸：鏡頭可支持的最大CCD尺寸應大於等於選配相機CCD芯片尺寸。
感光器件是工業相機用來感光成像的部件，相當於光學傳統相機中的膠卷。
要了解 CCD 尺寸，首先必須先認識在工程師眼中 “1英吋”的定義是什么？
業界通用的規范就是 1英吋 CCD尺寸= 長 12.8mm × 寬 9.6mm = 對角線為 16mm 之對應面積。
透過“勾股定理”.可得出該三角之三邊比例為 4：3：5；換句話說，我無須給你完整的面積參數，只要給你該三角形最長一邊長度，你就可以透過簡單的定理換算回來。而且面積對角線長度就是16除以那個分母。
有了固定單位的 CCD 尺寸就不難了解余下 CCD Size 比例定義了，例如:
1）1/2" CCD的對角線就是 1"的一半為8mm，面積約為 1/4；
2）1/4" CCD的對角線就是 1"的1/4，即為 4mm，面積約為1/16。
所以，得出這樣的結論，就是1/2.5inch CCD感光面積<1/1.8inch。
所以目前的趨勢是在CCD尺寸不變甚至減小的前提下，盡量增加像素傳感器的數量，以滿足人們對像素無止境的要求。但是CCD尺寸不變，增加像素就意味着單個像素捕捉光線能力下降，從而會引發噪聲增加、色彩還原不良、動態范圍減小等問題。
CCD/CMOS尺寸越大，感光面積越大，成像效果越好。
而相同尺寸的CCD/CMOS像素增加固然是件好事，但這也會導致單個像素的感光面積縮小，有曝光不足的可能。但如果在增加CCD/CMOS像素的同時想維持現有的圖像質量，就必須在至少維持單個像素面積不減小的基礎上增大CCD/CMOS的總面積。目前更大尺寸CCD/CMOS加工制造比較困難，成本也非常高。因此，CCD/CMOS尺寸較大的數碼相機，價格也較高。感光器件的大小直接影響數碼相機的體積重量。超薄、超輕的數碼相機一般CCD/CMOS尺寸也小，而越專業的數碼相機，CCD/CMOS尺寸也越大。
所以說：SENSOR在計算尺寸時，不是按簡單的長度換算單位計算的（長度換算是：1英寸=25.4mm），而是按1英寸=16mm算的。
ICX445芯片是Sony公司近年來推出的一款高性價比芯片，其分辨率為1280*960（130萬像素），幀速為30fps。與傳統ICX267芯片的140萬像素（1340*1024）相機比，采用ICX445芯片做出的相機在分辨率近似相同的情況下，價格更便宜，幀速更快，而像元在尺寸更小的情況下，反而實現了更高的靈敏度。近年來，世界各主流相機廠商都推出了基於該款芯片的相機，如德國BASLER公司的acA1300-30gm，加拿大Pointgrey公司的FL2G-13S2M-C，德國BAUMER公司的TXG12，德國AVT公司的Manta G-125等等，均在中國市場占據了大量應用。
目前大多數用戶使用ICX445芯片的相機時，都選配了Computar、KOWA、Pentex或Fujinon公司的百萬像素鏡頭或二百萬像素鏡頭，而忽視了ICX445芯片像元尺寸更小，與傳統的ICX267和ICX274芯片不同，需要與更高分辨率的鏡頭配合使用，才能真正實現最佳成像性能的事實。為什么ICX445芯片的像素更小，就必須配合更高分辨率的鏡頭才能實現最佳成像性能呢？下面我們先來共同理解幾個概念
1． 什么是傳遞函數，又叫MTF，什么是極限空間分辨率？
簡單說，MTF是空間分辨率的一種表征方式，單位：線對/mm。每個光學或光電成像器件都有各自的MTF，鏡頭有MTF，相機也有MTF。光學器件或光電成像的器件的MTF越好，或者MTF對應的空間截止頻率越高，證明器件自身的空間分辨率越好，越能看清更小的細節。MTF對應的空間截止頻率又叫極限空間分辨率。
2. 鏡頭中的百萬像素，二百萬像素，五百萬像素是指什么？
其實，鏡頭中的百萬像素，二百萬像素和五百萬像素同樣是指鏡頭的空間分辨率，因為鏡頭必須配合相機使用，為了方便記憶鏡頭與相機的匹配關系，人們常采用對應相機的分辨率來命名鏡頭。這種命名方式其實並不科學，同時給新接觸視覺系統的人帶來了很多誤解，經常會機械的套用百萬像素分辨率相機對應百萬像素鏡頭，二百萬像素分辨率相機對應二百萬像素鏡頭，而五百萬像素分辨率相機則對應五百萬像素鏡頭。其實鏡頭與相機對應的並不是相機自身的像素分辨率（像素數），而是各自的極限空間分辨率。按目前公開的性能指標來說，百萬像素鏡頭對應的極限空間分辨率是90線對/mm，二百萬像素鏡頭對應的空間分辨率是110線對/mm，五百萬像素鏡頭對應的空間分辨率是160線對/mm，因此百萬像素鏡頭配合相機的極限空間分辨率必須低於90線對/mm，二百萬像素鏡頭和五百萬像素鏡頭配合相機的原理也相同，而決定相機極限空間分辨率的並不是相機自身的像素分辨率，而是相機的單個像素尺寸大小。
3．相機的極限空間分辨率
相機的極限空間分辨率代表了的相機能夠分辨的空間最小細節，其計算公式可以簡單理解為：1/（單個像素尺寸*2），單位：線對/mm。
4.相機和鏡頭的配套原則
鏡頭的極限空間分辨率必須高於相機的極限空間分辨率，這樣才能讓相機實現最佳成像性能。
下面計算ICX445芯片相機對應的極限空間分辨率為：
1/（3.75*2）= 133.33線對/mm
百萬像素鏡頭的極限空間分辨率為90線對/mm，二百萬像素鏡頭的空間分辨率為110線對/mm，五百萬像素鏡頭對應的空間分辨率為160線對/mm，因此要想發揮ICX445芯片的最佳成像性能，顯然百萬像素鏡頭和二百萬像素鏡頭都不匹配，只有五百萬像素鏡頭的極限空間分辨率才能滿足要求。
目前市場上的五百萬像素鏡頭價格較貴，多數為￥3,000-￥6,000之間，但Computar公司在2010年推出了一系列三百萬像素的鏡頭，其極限空間分辨率達到了140線對/mm，價格也不超過￥2,000。這個系列的鏡頭是現在市場上配合ICX445芯片相機的最佳性價比選擇。
工業相機與鏡頭分辨率的配套
隨着機器視覺行業的發展，為了更好的滿足廣大客戶選配合適鏡頭的需求，奧普特自動化科技有限公司為您簡述工業相機如何選配合適的鏡頭，以及在相機與鏡頭的分辨率匹配方面的技術方案。
一般在對相機與鏡頭選型時，在分辨率匹配方面，為了方便記憶鏡頭與相機的匹配關系，人們常采用對應相機的分辨率來命名鏡頭。這種命名方式其實並不科學，同時給新接觸視覺系統的人帶來了很多誤解，經常會機械的套用百萬像素分辨率相機對應百萬像素鏡頭，二百萬像素分辨率相機對應二百萬像素鏡頭，而五百萬像素分辨率相機則對應五百萬像素鏡頭。其實鏡頭與相機對應的並不是相機自身的像素分辨率(像素數)，而是各自的極限空間分辨率(即傳遞函數MTF對應的空間截止頻率)。
按目前公開的性能指標，百萬像素的鏡頭對應的極限空間分辨率為90線對/mm，兩百萬像素的鏡頭對應的極限空間分辨率為110線對/mm，五百萬像素的鏡頭對應的極限空間分辨率為160線對/mm。按照相機鏡頭的匹配原則，鏡頭的極限分辨率需大於或等於相機的極限分辨率，那么百萬像素鏡頭配合的相機的極限分辨率必須小於90線對/mm，兩百萬像素鏡頭和五百萬像素鏡頭所配相機的原理相同。
那么怎樣知道相機的極限空間分辨率呢?相機的極限空間分辨率不是由相機自身的分辨率決定，而是由相機芯片的單個像元尺寸決定。具體計算公式如下：
1/(單個像元尺寸*2)，單位：線對/mm
例如，我們常用的AVT GUPPY Pro系列的F125B相機，其為130萬，1/3寸CCD,其單個的像素尺寸為3.75um*3.75um.則此相機極限空間分辨率為：
1mm/(3.75um*2)=133.33線對/mm
由鏡頭的極限空間分辨率大於相機的極限空間分辨率可知，選擇五百萬像素的鏡頭較合適。
1.光學系統的分辨率：
光學系統的分辨率，是指“物”在經過光學系統后的“像”在細節上能被分辨的最小距離。一般我們會用光學系統所能分辨的兩個像點的最小距離來表示，大於這個距離的兩個像點就能被識別為兩個點，而小於這個距離的兩個點經過光系統后就會被識別為一個點。而對於黑白圖樣（熒光樣品其實也是一種黑白圖樣）來說，這個分辨能力也可以用單位距離里內能夠分辨的黑白線對數來表示，間隔越寬的黑白條紋越容易分別（想象一下細胞的Lamellipodia和Filopodia的差別）。
圖一 從"物"到"像"的失真
存在這個分辨率的原因是因為光學系統的衍射和像差導致從“物”到“像”的過程中會發生“失真”。這種失真是空間上高頻信號丟失所導致的（光學系統可以看作是一個空間上的低通濾波器，只能允許一定帶寬范圍內的空間頻率信號通過），通俗的理解就是削弱了由“黑”到“白”過渡的銳度和對比度，使其變得平滑和模糊。下圖所示，黑白條紋的真實灰度可以用一個方波信號表示。在經過光學系統之后，如圖像 A 和下方波形所示，原始信號被“平滑”，方波的每一個峰都展寬成一個貝塞爾峰，黑白相交處的信號變化斜率下降到一個固定水平（這個斜率的下降就是以該系統帶寬所做的濾波效果）。當我們將原始條紋變的密集（增加空間頻率），該系統仍以固定帶寬進行濾波，這樣這些被展寬的峰就會互相交疊，損失重疊部分的對比度從而產生圖像B的效果。如果我們換一個帶寬更寬的系統 2，其信號的高頻部分會被更好的保留，表現為黑白交界處的信號變化斜率更大，對比度也越接近真實情況，如圖像 B'。
回歸到我們熟悉的生物熒光成像，上述分辨率的概念通過瑞利判據與樣品的發射光波長和光學系統的數值孔徑相聯系起來。即在傳統寬場熒光下，光學系統的極限分辨率 d = 0.6λ/NA，波長越短，NA值越大，分辨率越高（可以理解為對空間高頻信號的保留越充分）。
3. 相機的圖像分辨率
說完了光學系統的分辨率之后我們來看看相機的圖像分辨率。圖像分辨率比較好理解，就是單位距離內的像用多少個像素來顯示。以我們的ORCA-Flash4.0為例，芯片的像元大小為 6.5 μm，在 40X物鏡的放大倍率下，1 μm的物經光學系統放大為 40 μm的像，這樣的像會由 40/6.5 = 6.15 個像素來顯示，所以圖像分辨率為 6.15 pixel/μm。反推回實際物體，則圖像中的一個像素點表示的實際距離為 1/6.15 = 162 nm （其實就是像元尺寸/放大倍數）。根據這個原理，我們可以得出像元尺寸越小，其圖像分辨率越高。
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五、 面陣相機和鏡頭選型
已知：被檢測物體大小為A*B,要求能夠分辨小於C，工作距為D 解答：
1. 計算短邊對應的像素數 E = B/C，相機長邊和短邊的像素數都要大於E；
2. 像元尺寸 = 物體短邊尺寸B / 所選相機的短邊像素數；
3. 放大倍率 = 所選相機芯片短邊尺寸 / 相機短邊的視野范圍；
4. 可分辨的物體精度 = 像元尺寸 / 放大倍率 （判斷是否小於C）；
5. 物鏡的焦距 = 工作距離 * 放大倍率 單位：mm；
6. 極限空間分辨率要 大於 (像素密度/2=(短邊像素值/短邊感光尺寸)/2，或者 1mm/2*像素尺寸)
1
----------------------- = 極限空間分辨率
2*像元尺寸*光學放大倍率
單位：lp/mm ；
7. 圖像分辨率 pixel/mm
芯片的像素尺寸 a 光學放大倍率 b 1um的物經光學系統放大為 m 的像，這樣的像由m/a個像素來顯示，所以圖像分辨率為m/a * 1000 pixel/mm，反推會實際物體，圖像中的一個像素點表示的實際距離為 1/m/a *1000 mm/pixel（即像素尺寸/放大倍率）, 精度的分辨率需要2個像素顯示
以上只針對鏡頭的主要參數進行計算選擇，其他如畸變、景深環境等，可根據實際要求進行選擇。
*針對速度和曝光時間的影響，物體是否有拖影
已知：確定每次檢測的范圍為80mm*60mm，200萬像素 CCD 相機(1600*1200),相機或物體的運動速度為12m/min = 200mm/s 。
曝光時間計算： 1. 曝光時間 < 長邊視野范圍 / (長邊像素值 * 產品運動速度)
2. 曝光時間 < 80 mm / (1600∗200 mm/s)； 3. 曝光時間 < 0.00025s ；
總結：故曝光時間要小於 0.00025s ，圖像才不會產生拖影
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六、項目：
基本要求：
檢測齒輪滾軸的安裝質量（欠缺）和滾軸的直徑公差200微米。在線檢測速度為2個/秒
相機選擇：
客戶需求200um，根據精度=FOV/分辨率，測量齒輪實際大小為48mm，加上邊緣寬度，以60mm作為FOV。則相機
分辨率=FOV/精度 = 60/0.2 = 300.故選擇640*480分辨率，曝光時間至少1/2s的工業相機
鏡頭選擇：
檢測環境沒要求，人為設定WD = 200mm，CCD size根據相機參數1/4''(對角線長度)，乘以16轉換為4mm，再根據4:3的比例，勾股定理算出水平的直角邊為3.2mm。根據Focus
level/WD = CCD Size/Fov f = CCD size*WD/FOV = 3.2*200/60 = 10.6mm，故選擇12mm定焦可滿足需求。
aca640-120gm
視場FOV 5*5
測量精度 0.01mm
感光芯片尺寸 1/4''
CCD
3.7mm*2.8mm
分辨率：659*494px 30W
像素尺寸：5.6*5.6um
黑白
ACA1300-60GM
視場FOV 10*10
測量精度 0.01mm
感光芯片尺寸 1/1.8''
CMOS
6.8mm*5.4mm
分辨率：1282*1026px 130W
像素尺寸：5.3*5.3um
黑白
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aca5472-17um
視場FOV 160*160
測量精度 0.03mm
感光芯片尺寸 1''
CMOS
16*16mm
分辨率 5472*3648px
像素尺寸 2.4um*2.4um
黑白
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七、了解線陣相機與面陣相機的基本區別
工業相機按照傳感器的結構特性可分為面陣相機和線陣相機，面陣、線陣相機都有各自的優點和缺點，在用途不同的情況下選擇合適的傳感器的結構工業相機，至關重要。
1、類型區分
面陣相機：實現的是像素矩陣拍攝。相機拍攝圖像中，表現圖像細節不是由像素多少決定的，是由分辨率決定的。分辨率是由選擇的鏡頭焦距決定的，同一種相機，選用不同焦距的鏡頭，分辨率就不同。 像素的多少不決定圖像的分辨率（清晰度），那么大像素相機有何好處呢？答案只有一個：減少拍攝次數，提高測試速度。
線陣相機：顧名思義是呈“線”狀的。雖然也是二維圖像，但極長。幾K的長度，而寬度卻只有幾個象素的而已。一般上只在兩種情況下使用這種相機：一、被測視野為細長的帶狀，多用於滾筒上檢測的問題。二、需要極大的視野或極高的精度。在第二種情況下（需要極大的視野或極高的精度），就需要用激發裝置多次激發相機，進行多次拍照，再將所拍下的多幅“條”形圖象，合並成一張巨大的圖。因此，用線陣型相機，必須用可以支持線陣型相機的采集卡。 線陣型相機價格貴，而且在大的視野或高的精度檢測情況下，其檢測速度也慢－－一般相機的圖象是 400K～1M，而合並后的圖象有幾個M這么大，速度自然就慢了。慢功出細活嘛。由於以上這兩個原因，線陣相機只用在極特殊的情況下。
2、應用對比：
面陣相機：應用面較廣，如面積、形狀、尺寸、位置，甚至溫度等的測量。
線陣相機：主要應用於工業、醫療、科研與安全領域的圖象處理。典型應用領域是檢測連續的材料，例如金屬、塑料、紙和纖維等。被檢測的物體通常勻速運動 , 利用一台或多台相機對其逐行連續掃描 , 以達到對其整個表面均勻檢測。可以對其圖象一行一行進行處理 , 或者對由多行組成的面陣圖象進行處理。另外線陣相機非常適合測量場合，這要歸功於傳感器的高分辨率，它可以准確測量到微米。
3、優點對比：
面陣相機：可以獲取二維圖像信息，測量圖像直觀。
線陣相機：一維像元數可以做得很多，而總像元素較面陣相機少，而且像元尺寸比較靈活，幀幅數高，特別適用於一維動態目標的測量。而且線陣分辨率高，價格低廉，可滿足大多數測量現場要求。
4、缺點對比：
面陣相機：像元總數多，而每行的像元數一般較線陣少，幀幅率受到限制，因此其應用面較廣，如面積、形狀、尺寸、位置，甚至溫度等的測量。由於生產技術的制約，單個面陣的面積很難達到一般工業測量現場的需求。
線陣相機：要用線陣獲取二維圖像，必須配以掃描運動，而且為了能確定圖像每一像素點在被測件上的對應位置，還必須配以光柵等器件以記錄線陣每一掃描行的坐標。一般看來，這兩方面的要求導致用線陣獲取圖像有以下不足：圖像獲取時間長，測量效率低；由於掃描運動及相應的位置反饋環節的存在，增加了系統復雜性和成本；圖像精度可能受掃描運動精度的影響而降低，最終影響測量精度。
另：線陣相機與面陣相機的選型
首先了解一下線掃描系統，這個系統一般可用於被測物體和相機之間有相對運動的場合，通過線掃描相機高速采集，每次采集完一條線后正好運動到下一個單位長度，繼續下一條線的采集，這樣一段時間下來就拼成了一張二維的圖片，也就類似於面陣相機采集到的圖片，不同之處是高度可以無限長。接下來通過軟件把這幅“無限長”的圖片截成一定高度的圖片，進行實時處理或放入緩存稍后進行處理。
視覺部分，包括線掃描相機，鏡頭，光源，圖象采集卡和視覺軟件；
運動控制部分，包括馬達, 馬達驅動器, 運動控制卡或PLC，為了保證采集的圖象與輸送帶同步，有時還會需要編碼器。
由於線掃描信息量大，所以需要一台高性能的工控機，配置大容量的內存和硬盤，主板要提供PCI、PCI-E或PCI-X插槽。
一般來說，一個面陣視覺系統的配置選型是按照這樣的順序進行的。：
相機＋采集卡－>鏡頭－>光源
線陣項目也類似，根據系統的檢測精度和速度要求，確定線陣CCD相機分辨率和行掃描速度，同時確定對應的采集卡，只是需要選線陣相機鏡頭接口(mount)時同時考慮鏡頭的選型，最后確定光源的選型。
線陣攝像機(線陣工業相機）的選型
計算分辯率:幅寬除以最小檢測精度得出每行需要的像素
選定相機:幅寬除以像素數得出實際檢測精度
每秒運動速度長度除以精度得出每秒掃描行數
根據以上數值選定相機
如幅寬為1600毫米、精度1毫米、運動速度22000mm/s
相機：1600/1＝1600像素
最少2000像素，選定為2k相機
1600/2048＝0.8實際精度
22000mm/0.8mm＝27.5KHz
應選定相機為2048像素28kHz相機
+
線陣鏡頭的選型
為什么在選相機時要考慮鏡頭的選型呢？常見的線陣相機分辨率目前有1K,2K,4K,6K,7K,8K,12K幾種，象素大小有５um,7um,10um,14um幾種，這樣芯片的大小從 10.240mm (1Kx10um) 到 86.016mm (12Kx7um)不等。很顯然，Ｃ接口遠遠不能滿足要求，因為Ｃ接口最大只能接 22 mm 的芯片，也就是1.3inch。而很多相機的接口為Ｆ，Ｍ42X1，M72X0.75等，不同的鏡頭接口對應不同的后背焦(Flange distance)，也就決定了鏡頭的工作距離不一樣。
1、光學放大倍率(β,Magnification)
確定了相機分辨率和像素大小，就可以計算出芯片尺寸（Sensor size）；芯片尺寸除以視野范圍(FOV)就等於光學放大倍率。β=CCD/FOV
2、接口(Mount)：
主要有C、M42x1 、F、T2、Leica、M72x0.75等幾種，確定了之后，就可知道對應接口的長度。
3、后背焦(Flange Distance)
后背焦指相機接口平面到芯片的距離，是一個非常重要的參數，由相機廠家根據自己的光路設計確定。不同廠家的相機，哪怕是接口一樣，也可能有不同的后背焦。
有了光學放大倍率、接口、后背焦，就能計算出工作距離和節圈長度。選好這些之后，還有一個重要的環節，就是看MTF值是否足夠好？很多視覺工程師不了解MTF,而對高端鏡頭來說就必須用MTF來衡量光學品質。MTF涵蓋了對比度、分辨率、空間頻率、色差等相當豐富的信息，並且非常詳細地表達了鏡頭中心和邊緣各處的光學質量。不僅只是工作距離、視野范圍滿足要求，邊緣的對比度不夠好，也要重新考慮是否選擇更高分辨率的鏡頭。
線掃描線陣光源的選型
線掃描項目中，常用的光源有LED光源、鹵素燈（光纖光源）、高頻熒光燈。
鹵素燈也叫光纖光源，特點是亮度特別高，但缺點也很明顯--壽命短，只有1000-2000小時左右，需要經常更換燈泡。發光源是鹵素燈泡，通過一個專門的光學透鏡和分光系統，最后通過光纖輸出，光源功率很大，可高達250瓦。鹵素燈還有一個名字叫冷光源，因為通過光纖傳輸之后，出光的這一頭是不熱的且色溫穩定，適合用於對環境溫度比較敏感的場合，比如二次元量測儀的照明。用於線掃描的鹵素燈，常常在出光口加上玻璃聚光鏡頭，進一步聚焦提高光源亮度。對於較長的線光源，還用幾組鹵素光源同時為一根光纖提供照明。
高頻熒光燈，發光原理和日光燈類似，只是燈管是工業級產品，特點是適合大面積照明，亮度較高，
成本低，但熒光燈最大的缺點是有閃爍、衰減速度快。熒光燈一定需要高頻電源，也就是光源閃爍的頻率遠高於相機采集圖象的頻率（對線掃描相機來說就是行掃描頻率），消除圖像的閃爍。專用的高頻電源可做到60KHz。
LED光源是目前主流的機器視覺光源。特點是壽命長，穩定性好，功耗非常小。
1，直流供電，無頻閃。
2，專業的LED光源壽命非常長。（如美國AI的壽命50000小時亮度不小於50%）
3，亮度也非常高，接近鹵素燈的亮度，並且隨着LED工藝的改善不斷提高。（目前美國AI線光源亮度高達90000LUX）
3，可以靈活地設計成不同結構的線光源，如直射、帶聚光透鏡、背光、同軸以及類似於碗狀的漫反射線光源。
4，有多種顏色可選，包括紅、綠、藍、白，還有紅外、紫外。針對不同被測物體的表面特征和材質，選用不同顏色也就是不同波長的光源，獲得更佳的圖像。
線掃描相機、光源與被測物體之間的角度分析
以玻璃檢測為例，需要檢測的缺陷有：臟點、結石、雜質、氣泡、刮傷，裂紋，破損等，其大致可以分成兩類，一類在玻璃表面的，一類是玻璃內部的。不同的缺陷，在圖象中表現的出的灰度不一樣，有黑的，有白的，也有灰的，並且在不同的光源照射角度或者相機接受角度，缺陷的對比度會變化，如在一個角度時，某一種缺陷的對比度最好，但其他缺陷可能比較次，甚至根本看不到。這樣也就需要大量的分析、組合，才能確定最后的光源選型和相機、光源和被測物體之間的相對角度。如下圖所示，相機、光源在不同角度安裝，分別測試。
結果發現：
臟點，正面光源或背光都較容易凸現；
結石和雜質，需要正面接近法線的照明或背面穿透照明；
氣泡，形狀不固定，且要分析形成的原因以及方向，采用背面照明；
刮傷和破損，正面低角度照明容易凸現。
裂紋，需要背面側照
而且，以上缺陷並不是獨立的，而是互相影響。統計、分析如下。
綜合以上因素，最后選用背光斜射和正面照射結合，相機接近法線方向安裝。
光源、鏡頭的調試
線掃描系統，對光源和相機來說，有效的工作區域都是一個窄條。也就是保證光源照在這個最亮的窄條與相機芯片要完全平行，否則只能拍到相交叉的一個亮點。所以機械安裝、調試是比較費工夫的。同時由於幅寬比較寬，對於線光源有兩個特別的要求，就是均勻性和直線性。因為線光源不同位置的亮暗差異，會直接影響圖象的亮度高低，這一點LED比鹵素燈更好控制。出光部分的直線性，取決於LED發光角度的一致性、聚光透鏡的直線性以及線光源外殼的直線性。
由於現場環境比較復雜，客戶總是希望花多一些時間去現場調試。但如我們前面講到的相機、光源、被測物體的相對角度測試、分析，許多因素會直接影響到檢測效果。所以我們建議先做實驗室測試，有了方案之后，再去現場調試，這樣會最有把握，也能提高調試效率。畢竟服務也是一種成本。 線掃描系統除了機械結構之外, 其主要組成部分還包括機器視覺和運動控制。
面陣相機和鏡頭選型
已知：被檢測物體大小為A*B,要求能夠分辨小於C，工作距為D 解答：
1. 計算短邊對應的像素數 E = B/C，相機長邊和短邊的像素數都要大於E；
2. 像元尺寸 = 物體短邊尺寸B / 所選相機的短邊像素數；
3. 放大倍率 = 所選相機芯片短邊尺寸 / 相機短邊的視野范圍；
4. 可分辨的物體精度 = 像元尺寸 / 放大倍率 （判斷是否小於C）；
5. 物鏡的焦距 = 工作距離 / (1+1 / 放大倍率) 單位：mm；
6. 像面的分辨率要大於 1 / (2*0.1*放大倍率) 單位：lpmm ；
以上只針對鏡頭的主要參數進行計算選擇，其他如畸變、景深環境等，可根據實際要求進行選擇。
*針對速度和曝光時間的影響，物體是否有拖影
已知：確定每次檢測的范圍為80mm*60mm，200萬像素 CCD 相機(1600*1200),相機或物體的運動速度為12m/min = 200mm/s 。
曝光時間計算： 1. 曝光時間 < 長邊視野范圍 / (長邊像素值 * 產品運動速度)
2. 曝光時間 < 80 mm / (1600∗200 mm/s)； 3. 曝光時間 < 0.00025s ；
總結：故曝光時間要小於 0.00025s ，圖像才不會產生拖影
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八、光源照明的目的是增強對比度。
選型照明：
1.決定照明方式：鏡面反射光，漫反射光，透射光等
觀察檢測部位的特點（損傷，形狀，有無等） 檢測目的
觀察表面（平面，曲面，是否有凹凸不平等）
①鏡頭接收的光線是來自拍攝對象的鏡面反射光線。金屬表面的刻印缺印檢查，需要強調平坦的金屬表面與凹凸不平的刻印部分之間的反差，金屬表面容易反射光線，最好利用鏡面反射光來強調表面與刻印之間的反差。這樣刻印邊緣就很明顯
②避開來自拍攝對象的鏡面反射光，而接收整體，均一的光線。透明膠帶內的晶片刻印檢查，需要放置產生光暈，以強調晶片表面與刻印字符之間的反差，透明膠帶不會產生鏡面反射，因此可以選擇斜向照射的漫反射光，不用漫反射板薄膜會反射光線，這樣不受薄膜的影響
③接收來自拍攝對象背景的光線，是一種檢測輪廓的照明方式。無紡布衣物檢查，異物與工件色調相似，從表面上看難以判別，因此需要強調異物與工件表面之間的反差。雖然利用反射光難以觀察到異物，但是只要異物的厚度，顏色與工件之間存在差異，可以通過采用來自工件背面的透射光使異物的黑色陰影顯現出來。這樣印務陰影明顯。
2.決定照明方法與光線形狀
根據工件條件，設置條件加以決定
照明方法：環形光，低角度光，同軸光，罩光等
1）鏡面反射圖
玻璃端面欠且檢查，僅適用反射光的情況下，照明光線通過鏡面反射隨機映射在玻璃表面。
根據工件及檢查目的選擇照明
玻璃表面會映射照明光線
需要強調玻璃與背景之間的反差
最好使光線垂直照在工件上
應確保工件上方有一定空間，故選用同軸入射照明是最適宜的
采用同軸入射照明后，玻璃表面成像均勻
2）漫反射檢查，橡膠密封圈欠缺檢查，僅適用反射光的情況下，不能看到圓周上的欠缺
根據工件及檢查目的選擇照明
工件時黑色橡膠支撐的，因此不會發生鏡面反射
欠缺部分也是黑色的，同樣不會發生鏡面反射
如果采用某種鏡面照射角度，使欠缺部分發生鏡面反射，則可以達到檢查目的
可使光源接近工件
因此選擇低角度照明是最適宜的
采用低角度照明后，邊緣上的欠缺部分呈白色，更加明顯
3）透射檢查，引腳形狀檢查，僅適用反射光的情況下，邊緣部分沒有反差
根據工件及檢查目的選擇照明
工件是金屬材料制成，表面凹凸不平，不能產生均勻的鏡面反射
如適用透射光，則可以去除表面凹凸不平的影響，從而實現邊緣檢查
工件背面可以設置光源
因此選擇背光是最適宜的
采用背光照明后，復雜的輪廓變得清晰了。
一般來說鏡面反射可以選擇同軸入射照明，環形照明或棒型照明，
漫反射可以選擇低角度照明、環形照明或幫型照明，
透射可以選擇背光照明或棒性照明。其中環形照明及棒型照明的設置距離更加靈活，因此應用范圍更廣。
3.決定光線顏色（決定光線顏色及波長）
根據工件和背景材料，顏色等
最后根據工件及背景來選擇光源顏色，要有反差
使用彩色相機時一般會使用白光，如果使用黑白相機，需要如下知識
利用補色進行檢測
為了檢測紙箱中是否有紅色包裝的點心，分別使用了白色，紅色及黑色的LED光源，下面為三種光源造成的對比度差異。
使用白色LED時，亮度均一，沒有反差，
使用紅色LED是，紅色包裝較亮，但是效果仍然不夠理想，
使用藍色LED時，僅紅色包裝編程黑色，反差更鮮明，檢查效果穩定，因此藍色是最適宜的
色像環圖 紅橙黃綠藍紫，色相環圖中相對的顏色互為補色，用補色光照射時會產生近似黑色的效果。
透過包裝薄膜拍攝鏡片上的刻印文字。與藍色相比，選擇薄膜透射率更高（散射率較低）的紅色光源可以產生更好的反差。
波長不同的光線具有不同的顏色，透射率（波長較大的紅色光線具有較高的透射率），散射率（例如波長較小的藍色光線具有較大的散射率）等特性
光源按照射方式：背向光源，前向光源，結構光源，頻閃光源
LED燈光源：
1.環形光源
照射角度不同，顏色不同，漫反射板
應用領域：PCB基板檢測，IC元件檢測，顯微鏡照明，液晶校正，塑膠容器檢測，集成電路印字檢查
2.背光源：突出物體的外形輪廓特征
紅白兩用背光源，紅藍多用背光源能調配處不同顏色，滿足不同被測物多色要求。
應用領域：機械零件尺寸的測量，電子元件，IC的外形檢測，膠點污點檢測，透明物體划痕檢測等
3.條形光源：較大方形結構被測物的首選廣元，顏色根據需求搭配。
應用領域：金屬表面檢查，圖像掃描，表面裂縫檢測，LCD面板檢測等
4.同軸光源：可以消除物體表面不平整引起的陰影，從而減少干擾。部分采用分光鏡設計
應用領域：最適宜用於反射度極高的物體，金屬，玻璃，膠片，晶片的表面划傷檢測，芯片和硅晶片的破損檢測，Mark點定位，包裝條碼識別
5.AOI專用光源：
不同角度的三色光，照射凸顯三位信息，外加漫社版導光，不同角度組合。
應用領域：電路板焊接檢測
6.球積分光源：
積分效果的半球面內壁，均勻反射從底部360度發射出的光源，使整個圖像的照度十分均勻。
應用領域：適用於曲面，表面凹凸，弧形表面檢測，或金屬，表里表面反光較強的物體表面檢測
6.線型光源：超高亮度，采用煮面透鏡聚光，適用於各種流水線連續檢測場合。
應用領域：
照明的關鍵是確定區域間的不同，然后利用光源來突出這些不同之處。
1.反射系數
1）鏡面發射：入射角等於出射角
2）漫反射：由於物體表面不同，出射光方向各異，需要漫反射板
2.顏色：
a)波長
相同工業相機及鏡頭參數條件下，光源的光波波長越短，得到的圖像分辨力越高。在靜謐尺寸及位置測量時，盡量采用短波長的單色光作為照明光源，對提高系統精度有很大的作用。
光譜波長分布為460～636nm波長由短到長依次呈現為
藍色、綠色、黃綠色、黃色、黃橙色、紅色.
常見幾種顏色LED的典型峰值波長是:
白色——395nm
紫色——380nm
藍色——430nm
藍綠——480nm
青綠——490nm
綠色——500nm
黃綠——560nm
黃色——580nm
橙色——595nm
紅色——650nm
b)兩種或兩種以上光波的混合比：比如黃光(620和藍光480)混合在一起便成為綠光，但實際上，光譜分布中並沒有綠光的分布
c)補色：從白光中移除的那部分光與剩余的光互為補色光。比如，白色金屬貼和黃色金屬金的顏色不同並不是金反射的黃光比鐵多，而是反射的藍光比鐵少。白光中去除藍光即為黃光。
3.光密度：不同物體材料，厚度和化學性質不同，透射光的數量和強度也不同，光密度會在整個光譜范圍不同或在某個范圍不同。一般，背光源是鑒別光密度不同的好方法。
4.折射：不同透明物質折射率不同，所以他們會以不同的方式影響光的傳播。比如，空氣氣泡混合在玻璃里面
5.紋理：表面紋理有些事可辨識的，有些事過於微小無法處理，但是會影響光源的反射。有些情況下，需要用光源突出紋理。另外一些情況，紋理則相當噪聲，必須用光源來突出其他而弱化紋理
6.深度：直射光可以突出物體的深度（影子效應），散射光可以弱化物體的深度
7.表面曲向：表面各處呈現的特性不一樣，折射光往往會突出這些特性，而散射光光輝削弱這些特性