工业相机在现代制造、自动化、检测和质量控制等领域起着至关重要的作用。 选择一款合适的工业相机不仅能提高生产效率,还能降低成本,保障产品质量。 在选型时,需要考虑多个关键因素,确保相机能够满足特定应用需求。
传感器是决定相机成像质量和速度的关键组件,主要分为电荷耦合器件( CCD )和互补金属氧化物半导体( CMOS )两类。 其中, CCD 传感器通过将光子转换为电荷,并逐行或逐列传输电荷,最终输出模拟信号,随后由后端数字转换器处理。 由于电荷传输的均匀性, CCD 能够确保每个像素的信号稳定输出,从而提升图像质量。
相比之下, CMOS 传感器允许每个像素独立处理电荷信号,直接将光信号转换为数字信号,并通过集成的放大器传输至相机的处理系统。 它具备独立的信号读取能力,因此能够实现更高的速度和灵活性。 凭借快速响应、低功耗和低成本的优势, CMOS 相机在当前市场上逐渐取代 CCD ,成为工业相机的主流选择。
CCD与CMOS的结构示意图

相机传感器尺寸通常用传感器对角线的长度来表示,是影响图像质量和视角的重要因素。 较大的传感器能够捕捉更多的光线,而较小的传感器具有更高的焦距倍率。 常见的传感器尺寸有全画幅、 APS-C 画幅、四分之三画幅和 一 英寸等, LBTEK CMOS 工业相机的传感器大多为四分之三传感器。 下表列出了几种常见的传感器规格,及其对应的长、宽和对角线长度。

线阵相机 ( Line Scan Camera )的感光面呈 “ 线 ” 状,仅包含一行或几行感光像素。 因此,它通常具备极高的扫描频率。 在线阵相机的扫描过程中,图像数据逐行捕捉,能够实现高分辨率的连续图像采集。 凭借这些优势,线阵相机常被用于需要高精度、大面积扫描或高速运动物体检测的应用场景。 相比之下, 面阵相机 以 “ 面 ” 为单位进行图像采集,能够在短时间内曝光并一次性获取完整的图像。 由于可以直接捕捉二维图像,面阵相机更适合静态物体的成像,或在较大区域内快速获取图像的场景,如物体尺寸测量、包装检测或机器人引导等应用。

线阵相机与面阵相机
相机的分辨率是指传感器能够捕捉的图像细节,通常以像素数来衡量。 分辨率越高,相机可以记录的图像细节就越丰富,照片放大后仍能保持较高的清晰度。 分辨率通常以百万像素(MP)表示,如12MP、24MP或更高。 高分辨率适用于需要精细细节的摄影场景,但文件大小也会相应增大。 需要注意的是,分辨率并非唯一决定图像质量的因素,镜头质量、传感器性能和拍摄环境同样重要。
帧率决定了相机每秒钟可以捕捉的图像数量,单位是FPS。 在高速生产线或快速运动物体的检测场景中,选择帧率较高的相机至关重要。 常见帧率为30fps(帧/秒),高速相机可达到100fps甚至更高。 相机的帧率越高,其记录的细节就会越多,它通常与相机的曝光时间、分辨率、以及像素深度等参数有关。 在普通应用场景中,用户需要在分辨率与帧率之间做出权衡,可选择较低分辨率的相机,以此来达到较高帧率的需求。
彩色相机 通过传感器上的 RGB 滤光器阵列来捕捉和记录颜色信息,能够生成色彩丰富、细节生动的图像。 因此, 彩色相机适合需要直观展示物体颜色的应用场景,如产品外观检测、印刷质量检查、食品分拣和包装检测等 。 与之相比, 黑白相机 由于 没有颜色信息的干扰 以及少了 RGB 滤镜的限制,能够专注于光线灵敏度和对比度的提升 ,也 通常具有更高的分辨率 。 因此, 黑白相机适合需要高精度细节和清晰轮廓的应用场景,如工业检测、精密测量和纹理识别 。
彩色相机与黑白相机效果对比
卷帘快门 (Rolling Shutter)采取的是逐行曝光的方式,意味着每一行像素的曝光时间是依次发生的,而不是同时进行。 这种工作方式的相机在捕捉静止物体时能够提供良好的成像效果,如尺寸测量、静态物品检测等。 而在处理快速运动的物体时,可能会导致图像失真,即运动物体在图像中被扭曲。 全局快门(Global Shutter)则同时对整个传感器上的所有像素进行曝光,这样的成像方式在处理动态场景时表现出色,能够准确捕捉到物体的实际形态。 因此,全局快门相机被广泛应用于工业自动化、机器视觉、机器人导航以及高速运动物体的检测等需要精准捕捉图像的场合。
相机接口类型决定了相机与计算机、图像处理系统或其他设备之间的数据传输方式。 不同接口的传输速度、连接距离和可靠性各不相同。 常见的接口类型包括 USB、GigE、Camera Link、CoaXPress 等,它们适用于不同的工业和视觉应用场景。

相机接口类型
