机器视觉选型测算表

核心计算方法

1. 视野：工件尺寸留 1.2~1.5 倍余量

视野 FOV = 工件尺寸 × (1.2 ~ 1.5)

余量用来吸收来料位置偏差、夹具重复定位误差、镜头边缘畸变与装配公差。 定位良好的固定工位取 1.2 倍即可； 来料靠传送带自由到位、或需要在图像边缘保留背景做分割的，取 1.4~1.5 倍。 余量不能省——视野卡得太紧，工件偶尔出框就是漏检； 也不宜过大，视野每放大一倍，像素精度就变差一倍。

长宽比不一致时按较严格的那一边算： 工业相机传感器多为 4:3 或 5:4，工件是长条形时应优先考虑长边方向的像素数， 或改用线阵相机。

2. 像素精度：视野除以像素数

像素精度 = 视野尺寸 ÷ 传感器像素数

这是选型里最基础的一步，单位是「毫米每像素」， 表示图像中一个像素对应实际多大的范围。 例如视野 100 mm、水平方向 2448 像素： 100 ÷ 2448 ≈ 0.041 mm/px（约 41 μm）。 横纵两个方向要分别算，取更差的那个作为方案的像素精度。

注意：像素精度不等于检测精度。像素精度只说明「一个像素代表多大」， 而实际能达到的检测精度还要叠加标定误差、镜头畸变残差、 照明一致性与算法的亚像素能力。

3. 特征覆盖：最小特征需要 3~5 个像素

最小特征尺寸 ÷ 像素精度 ≥ 3 ~ 5（像素）

单个像素上的差异无法与噪声区分，稳定的检测通常要求 最小特征至少被 3 个像素覆盖，工程上建议留到 5 个。 沿用上例，像素精度 0.041 mm/px 时， 0.2 mm 的最小特征约占 0.2 ÷ 0.041 ≈ 4.9 个像素，属于可做区间； 若最小特征只有 0.05 mm，则仅约 1.2 个像素，必须减小视野、 提高分辨率或分工位拍摄。

尺寸测量类应用可以借助亚像素边缘提取， 在成像清晰、对比度稳定的条件下达到优于 1 个像素的重复性， 但这不是可以随意套用的乘数，需要以实际样品的实测数据为准。 缺陷检测类应用不建议依赖亚像素，仍应按 3~5 像素覆盖来选分辨率。

4. 工作距离与焦距的换算

WD ≈ f × (视野 ÷ 传感器尺寸)

其中 WD 为工作距离（镜头前端到工件表面），f 为镜头焦距， 视野与传感器尺寸取同一方向（都取水平或都取垂直）。 式子来自放大倍率关系：放大倍率 β = 传感器尺寸 ÷ 视野，物距 ≈ f ÷ β。 它是工程估算式，实际值还要加上镜头本身的机械长度与后截距， 最终以镜头厂给出的 WD–FOV 曲线为准。

两种典型用法：
已知空间求焦距：f ≈ WD × (传感器尺寸 ÷ 视野)。 安装空间只有 300 mm、视野 100 mm、传感器水平尺寸 8.45 mm， 则 f ≈ 300 × 8.45 ÷ 100 ≈ 25 mm，选 25 mm 标准焦距。
已知焦距求距离：视野 100 mm、传感器 8.45 mm、镜头 16 mm， 则 WD ≈ 16 × 100 ÷ 8.45 ≈ 189 mm，需确认机架是否放得下。

选型时还要核对两件事：镜头的支持像面不能小于传感器靶面 （2/3" 传感器不能配 1/2" 镜头，否则四角变暗、边缘分辨率骤降）； 镜头的分辨率等级要匹配像元尺寸， 500 万像素的相机配 200 万像素镜头，实际清晰度由镜头决定。

5. 景深与运动模糊的两个约束

工件有高度差或来料上下浮动时，需要景深覆盖整个波动范围。 景深随光圈收小而增大、随放大倍率提高而急剧变小， 而光圈收小又会让进光量下降，只能靠加强照明或延长曝光补偿—— 高倍率场景里景深往往是比分辨率更早触顶的限制。

运动中拍摄要控制拖影： 运动模糊量 = 运动速度 × 曝光时间， 建议控制在 1 个像素以内，即 曝光时间 ≤ 像素精度 ÷ 运动速度。 工件以 200 mm/s 通过、像素精度 0.041 mm/px 时， 曝光需短于 0.041 ÷ 200 ≈ 0.2 ms， 这类工况通常必须配频闪控制器与足够亮度的光源， 并选用全局快门（Global Shutter）传感器。

接口与节拍的核对项

算完成像还有一层容易漏掉：数据能不能按节拍传回来、软件能不能按节拍算完。

敏洽的做法是先按上述公式给出可行性判断与硬件前置条件， 再谈软件工作量。软件与算法由敏洽负责， 相机、镜头、光源与工控机的采购与现场接线由客户方负责，交付可白标。 功能范围见机器视觉检测软件， 标定相关问题见手眼标定。 提供工件照片、最小特征尺寸、精度要求与安装空间，可先做一轮测算， 服务热线 400-814-5288。