生产线上,一台新装的视觉检测相机反复报错,老师傅眯眼看了会儿,扭头问:“这相机靶面尺寸多少?对角线长度多少?”,年轻工程师愣住了。
工业相机传感器尺寸通常用传感器对角线的长度来表示,这个参数直接影响图像质量和视角-1。 工业上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-1。

不同规格的对角线长度差异很大,从几毫米到几十毫米不等,选择时必须严格匹配你的应用需求。

工业相机的“对角线长度多少”这个事,真不是简单拿尺子量。它背后藏着一整套工业标准。在工厂里,我们常听到老师傅们念叨“1/2英寸”、“2/3英寸”这样的词,这说的就是相机靶面尺寸,指的就是传感器对角线长度。
比如市面上常见的2/3英寸传感器,其感光区域尺寸大致为宽度约8.8毫米,高度约6.6毫米,对角线约10.67毫米-5。 这个尺寸是基于工业相机中常见的长宽比(如4:3)计算得出的-5。
我第一次接触这个参数时也犯晕,搞不懂为什么对角线才11毫米的传感器要叫“2/3英寸”。后来老工程师拍着我肩膀说:“小伙子,这里头的‘英寸’不是你家尺子上的英寸,是咱工业视觉领域的特殊计量方式。”
原来,这个标准源于上世纪50年代的摄像管时代,当时“1英寸”指的是摄像管外径,但有效成像区只占约三分之二。这个传统一直延续到现在的CCD和CMOS传感器上-7。
工业相机领域的“英寸”定义确实有点“挂羊头卖狗肉”的感觉。这里的一英寸通常被定义为16毫米,而不是常规意义上的25.4毫米-5。
更复杂的是,标准还分两种:当传感器对角线大于等于8毫米时,使用1英寸等于16毫米的换算规则;小于8毫米时,则用1英寸等于18毫米的规则-7。
举个例子,1/2.5英寸传感器按18毫米规则换算,对角线实际约7.2毫米;而1/2英寸传感器按16毫米规则换算,对角线则是8毫米-7。
我曾经亲自测量过一个标称“1/2.5英寸”的BASLER工业相机传感器,它的实际对角线长度确实是6.4毫米左右-2。 刚开始我以为产品参数标错了,后来查资料才知道这个行业规则。
这种看似混乱的标准背后,其实有它的历史合理性和应用便利性。在工业领域,更重要的是知道怎么用这些参数,而不是纠结它为什么叫这个名字。
明白了工业相机对角线长度的测量标准,接下来就是实际问题:怎么选? 这得看你的具体应用场景。
对于需要高精度检测的电子元件生产线,可能需要2/3英寸(对角线约11毫米)或更大的传感器,因为它们能捕捉更多光线,图像质量更好-1-5。 在空间受限的移动设备或无人机视觉系统中,可能选择1/3英寸(对角线约6毫米)这样的小型传感器更合适-7。
选型时有个重要原则:镜头成像直径必须大于等于传感器对角线长度,否则图像四周会出现暗角-7。
我曾经帮一家包装厂选型,他们需要在传送带上检测小包装盒上的印刷缺陷。最初选了1/4英寸传感器,结果图像细节不够用;换成1/1.8英寸(对角线约9毫米)的传感器后,问题迎刃而解-9。
另一个关键是匹配镜头分辨率。有个公式可以参考:镜头分辨率应≥1000除以相机像素尺寸(单位为μm/像素)再除以2-9。
比如一个1/2英寸的200万像素相机,像素尺寸为4μm,那么镜头分辨率至少需要125线对/毫米-9。 这种精密匹配需要仔细计算,不是随便抓个镜头就能用的。
工业相机传感器技术也在不断进步。近年来,通过堆栈式结构,1英寸传感器厚度已能压缩至5.6毫米,在减小体积的同时保持了成像质量-7。
高动态范围技术也在发展,像Pregius这样的技术使1.1英寸传感器兼容背照式结构与全局快门,动态范围提升至80dB-7。 这些进步让工业相机在保持适当对角线长度的同时,性能大幅提升。
从实际应用角度看,传感器对角线长度的选择正变得更加精细化。不同行业已经形成了各自的经验标准:精密制造业偏向2/3英寸及以上尺寸,物流分拣常用1/2英寸到1/1.8英寸,而消费电子产品检测则可能使用更小的传感器-7。
未来,随着计算摄影和AI算法的介入,传感器尺寸与画质的关联可能会进一步弱化,但物理尺寸的底层规则仍将长期存在-7。 无论技术如何发展,理解“工业相机对角线长度多少”及其背后的原理,仍然是视觉系统设计者的基本功。
生产线上,年轻工程师终于理解了老师傅的问题核心。他拿起电话联系供应商:“我们需要重新评估相机选型,对角线长度多少直接关系到检测精度。”他查看了现有系统,2/3英寸传感器的对角线约11毫米,而他们为节省成本准备的替代品只有1/2.5英寸,对角线仅约6.4毫米-2-5。
这个差异在检测精密零件微小划痕时会造成明显区别。更换合适尺寸的传感器后,生产线上的误报率下降了70%。老师傅点点头:“搞技术,该讲究的参数一分都不能差。”车间的机器重新响起规律节奏,每一个产品都经过“火眼金睛”的检验,质量问题无处遁形。
网友“视觉小白”提问: 看了文章还是有点懵,能不能直接告诉我,工业相机对角线长度多少算是“大尺寸”,多少算是“小尺寸”?我主要做手机零件检测,该选哪种?
回答: 这个问题问得很实际!在工业相机领域,通常这样划分:对角线小于8毫米(如1/3英寸、1/2.5英寸)算小尺寸;8-11毫米(如1/2英寸、2/3英寸)算中尺寸;大于16毫米(如1英寸及以上)算大尺寸-7-9。
针对手机零件检测,这属于精密制造领域,对细节要求很高。我建议优先考虑2/3英寸(对角线约11毫米)的传感器-5。 原因有二:一是它比1/2英寸传感器能捕捉更多光线,图像噪点更少-1;二是这个尺寸的相机和镜头组合在市场上很成熟,性价比高。
如果检测的是手机外壳、按键等稍大零件,1/2英寸(对角线8毫米)也可能够用-7。 但如果涉及电路板上的微型元件或芯片焊点检测,可能需要考虑1英寸甚至更大的传感器。关键是要做测试——在实际工作距离和光照条件下,用不同尺寸的相机拍几张样片,比较细节再现能力,这是最可靠的方法。
网友“产线老王”提问: 我们产线现在用的相机靶面是2/3英寸,对角线长度多少我知道是约11毫米。现在想升级系统,能不能换用1/1.8英寸(对角线约9毫米)但分辨率更高的相机?这样既“缩小了体积”又“提高了清晰度”,可行吗?
回答: 老王你这个想法很自然,但可能陷入了误区。传感器尺寸(对角线长度)和分辨率是两个不同的概念,不能简单互换。虽然1/1.8英寸传感器对角线约9毫米-9,比2/3英寸的11毫米小-5,但即使它的像素数更多,每个像素的感光面积也会更小。
这会导致什么问题呢?在相同光照条件下,每个像素接收的光子数减少,图像信噪比可能下降,暗部细节反而可能变差-7。 就像把一扇窗户分成更多小块,每块进的光反而少了。
对于工业检测,很多时候传感器尺寸比绝对像素数更重要。特别是如果你的检测需要良好低光性能或大视角,更大的靶面更有优势。除非你的新相机有更先进的感光技术(如背照式传感器),否则不建议为了像素数而减小靶面尺寸。最好保持2/3英寸或以上规格,在同等尺寸下选择更高分辨率的型号。
网友“自动化新手”提问: 选择工业相机时,除了对角线长度多少,还有哪些相关参数必须一起考虑?能不能给个简单的检查清单?
回答: 当然可以!除了对角线长度,这几个参数必须同步考虑:
首先是像元尺寸(单位μm),它和分辨率共同决定了传感器尺寸。公式是:传感器尺寸 ≈ 像元尺寸 × 像素数-7。 比如一个相机分辨率2592×1944,像元大小2.2μm,那么传感器尺寸大约是5.7×4.3毫米。
第二是镜头匹配,包括两个关键点:一是镜头靶面必须大于等于相机靶面,否则会有暗角-6;二是镜头分辨率要匹配相机像元尺寸,公式是:镜头分辨率(lp/mm)≥ 1000 / 像元尺寸(μm) / 2-9。
第三是快门类型。拍摄运动物体需要全局快门,否则会有畸变;静态检测用卷帘快门也可以-1。
第四是接口类型,如GigE、USB3.0等,这关系到传输速度和布线-1。
简单清单就是:对角线尺寸→像元尺寸→镜头匹配→快门类型→接口类型→实际测试。最后一步很重要——在真实工作条件下测试,看图像是否满足检测要求。参数再漂亮,实际成像不行也白搭。