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|技术文章—选择嵌入式视觉摄像头需考虑哪些方面


功能强大的精简型单板计算机的推出催生了令人兴奋的新产品设计 。 在通过小型化优化成本及（或）效率的应 用中 ， 它的效用尤为明显 。 另外 ， 视觉系统可以利用功能全面的板级机器视觉摄像头进一步缩小产品总体尺寸 并实现运行灵活性 ， 同时还支持定制或非标准光学部件 。 典型示例有：医疗诊断、计量、机器人技术、嵌入式 视觉、包装和印刷检查、手持式扫描仪、台式实验室和其他空间受限的系统 。
本文涵盖选择嵌入式视觉摄像头时需考虑的数个重要方面 ， 包括功能组、外形因素和物理占用空间、接口选项、 透镜支架、软件支持、热管理以及电磁兼容性 。
外形因素和功能组
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从封装相机转换为板级相机时 ， 系统设计人员应认真考虑其成像和相机性能要求 。 许多小型板级相机仅支持低 分辨率传感器、少量 GPIO 线路以及有限的相机内部功能 。 相反 ， 许多全功能机器视觉相机的板级型号仅仅是 拆除了外壳的标准相机 。 虽然这些相机可能会达到所需的成像性能 ， 但它们的尺寸可能不会比标准封装型号小 巧多少 。 这类相机经常采用标准的 GPIO 和接口连接器 ， 因体积较大而不适合嵌入式应用 。 例如 ， 传统工业锁 定连接器的尺寸便与一台 Blackfly S 板级摄像头一般大小 。
FLIR 的 Blackfly S 板级摄像头整体上就是为嵌入式系统而设计 。 它们的外形尺寸十分紧凑 ， 仅为 29mm x 29mm x 10mm ， 可提供相同的成像性能和封装式 Blackfly S 型号的完整丰富功能；而紧凑型 GPIO 和接口连 接器则额外节省了空间 。 FLIR 嵌入式视觉摄像头产品的另一重要优势是使用 1/3” 至 1.1” 尺寸传感器的 所有摄像头因外形系数相同而可用性良好——多种摄像头型号采用一致的外形系数简化了系统及未来产品变型 的开发与升级 。
透镜支架
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对于希望集成非标准光学元件或将图像传感器尽可能靠近目标放置的客户而言 ， 板级相机是一个具有吸引力的 选择 。 板级相机没有固定的透镜支架 ， 设计人员可自由选择除机器视觉行业常用的标准 C、CS 或 S 接口透镜 以外的光学元件 。 对于通常无需透镜的生物技术和激光束分析应用 ， 这种设计也非常适合 。 板级摄像头的另一 1/4 种常用应用是将透镜支架集成到另一产品部件中——“嵌入式视觉摄像头”的名称由此而来 。 另外 ， 采用模塑 成型的方式将透镜支架直接集成到产品外壳可有效简化制造和组装 ， 从而进一步降低成本 。 为了评估未配备透 镜支架的板级相机 ， 还应购买安装配件 。 如果封装型号具有与板级型号相同的传感器和功能 ， 它们便可用作开 发平台 。为板级摄像头选择正确的透镜支架选件时 ， 其中一个最重要的因素是所使用的传感器的尺寸 。 通常 ， S 型支架 透镜设计用于 1/3'' 或更小的低分辨率（通常低于 2MP）传感器 。 CS 型支架透镜则设计用于 1/3” 至 1/2” 的传感器 。 如果传感器尺寸是 1/2” 或以上 ， 最好使用 C 型支架透镜 。
热管理
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封装机器视觉相机依靠其外壳表面区域来消散传感器、FPGA 和其他组件产生的热量 。 如果没有外壳 ， 对高性 能板级相机可能会有其他设计要求 ， 从而确保其在推荐温度范围内运行 。 这种情况下 ， 提供足够的散热是关键 所在 。 制造商通常会为温度最高的组件提供最高结温 。 对于FLIR Blackfly S 摄像头 ， 规定的 FPGA 的最高结 温为 105 摄氏度（221 华氏度） 。


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