工业相机的类型及不同类型的应用

工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其最本质的功能就是将光信号转变成有序的电信号。当被摄物体反射的光线通过工业镜头折射后，会投射到相机的感光传感器上，这个感光传感器通常是电荷耦合器件（CCD）或互补金属氧化物半导体（CMOS）。

工业相机根据不同的分类标准，可分为多种类型，每种类型都有其独特的应用场景。

1、按照图像传感器类型不同，分为 电荷耦合器件CCD工业相机和互补金属氧化物半导体CMOS工业相机。现在市面上的主流是CMOS工业相机。

CCD主要用于对图像质量要求极高的领域，如科学研究、医疗成像和高端工业检测。

CMOS应用于对速度和成本敏感的领域，如生产线检测、机器人引导和物流分拣。

2、按输出色彩不同，分为彩色工业相机和黑白（单色）工业相机。

彩色相机能获取物体丰富的色彩信息，适用于对颜色有要求的检测，如食品外观检测、印刷品色彩检测等。

黑白相机则对光线更敏感，在检测物体的灰度差异、纹理细节方面表现较好，常用于对精度要求高的尺寸测量、缺陷检测等场景。

一般对颜色没要求的首选黑白工业相机，更经济、成像效果好。

3、按扫描方式不同，分为面阵工业相机和线阵工业相机。

面阵相机一次获取一帧完整图像，适用于拍摄静态物体或在物体运动时进行抓拍，如产品缺陷检测、尺寸测量和二维码读取。

线阵相机每次获取一行图像，通过物体与相机的相对运动来构建完整图像，常用于高速运动物体的检测和高精度的一维测量，如印刷品的在线检测、金属板材的表面检测等。

4、按照相应光谱响应范围分，可分为可见光（普通）工业相机、红外工业相机、紫外工业相机。

• 可见光工业相机

光谱范围：主要覆盖人眼可见的光谱范围，大约在390nm至780nm之间。

成像原理：通过镜头捕捉目标物体的可见光图像，并转换为电信号进行存储或传输。

特点：分辨率高，色彩还原能力强。适用于常规的视觉检测和图像分析。

应用：产品外观缺陷检测、工业检测与机器视觉等。

• 红外工业相机

光谱范围：覆盖红外光谱范围，通常分为近红外（NIR，750nm～1400nm）、短波红外（SWIR，1400nm～3000nm）、中波红外（MWIR，3000nm～8000nm）、长波红外（LWIR，8000nm～14000nm）。

成像原理：利用红外探测器接收目标物体发出的红外辐射，并将其转换为电信号进行成像。红外成像不依赖于颜色，可以高精度地可视化任何物体。

特点：能够穿透烟雾、灰尘等可见光无法穿透的介质。对温度敏感，适用于热成像和夜视。

应用：如电力设备的热故障检测、物品分选、检测食品缺陷。

• 紫外工业相机

光谱范围：覆盖紫外光谱范围，大约在10nm至400nm之间，工业上常用的紫外波长包括365nm和395nm。

成像原理：通过紫外镜头捕捉目标物体发出的紫外光，并利用紫外探测器将其转换为电信号进行成像。紫外相机通常用于检测使用可见光无法检测到的特征。

特点：对表面缺陷、荧光物质和紫外标记敏感。适用于高精度检测和特殊材料分析。

应用：检测半导体晶圆表面的细微缺陷等。

5、按照光谱波段数量，分为高光谱工业相机和多光谱工业相机。

高光谱相机：光谱分辨率极高，通常能记录超过 100 个波段，甚至可达数百个至上千个波段，可在可见光、近红外、短波红外等光谱范围内对物体进行连续光谱成像，获取目标物在非常多窄波段下的反射、透射或辐射信息，相邻波段的间隔非常小，一般为 1nm 左右，甚至更小。

应用：适用于需要高精度光谱分析的场景，如工业检测中的微小缺陷检测、材料成分的精确分析、食品药品的质量检测和安全评估等；在科研领域，用于地质勘探、生物医学研究、环境科学研究等，以获取详细的光谱信息来进行深入分析。

多光谱相机：光谱分辨率相对较低，波段数量较少，一般在 2 到 100 个之间，其波段宽度相对较宽，通常为 10-100nm。

应用：适用于对光谱分辨率要求不高，但需要快速获取大面积、多波段信息的场景，如农业领域的大面积农作物生长状况监测、森林资源调查；用于目标识别等。

以上只是部分工业相机的分类情况。