视觉系统的“铁三角”——相机、镜头、光源是决定成像质量的三个根本要素。算法再强也救不回一张拍砸的图。这三者必须作为一个整体来设计任何一个短板都会让整个系统失效。铁三角的分工相机决定“能拍多细”。它把光变成数字信号。核心参数是分辨率像素数、帧率每秒拍多少张、位深亮度分多少级、传感器尺寸靶面大小。分辨率决定了系统的理论精度上限——如果视野是 100mm相机是 1000 像素宽那 1 个像素就代表 0.1mm任何小于 0.1mm 的缺陷都别想稳定检出。镜头决定“怎么看”。它把物体的光汇聚到传感器上。核心参数是焦距决定视野和放大率、光圈决定进光量和景深、工作距离镜头到物体的距离、畸变直线拍出来弯不弯。镜头的解析力必须匹配相机——低端镜头配高分辨率相机就像给单反配了个塑料玩具镜头像素再多也拍不清。光源决定“能不能看到”。它照亮物体让特征“显形”。核心不是“够亮”而是方向和对比度。同一个划痕正面打光可能完全看不见低角度打光就会投出阴影清晰可见。光源方案往往比算法更决定成败。三者必须匹配镜头的解析力 ≥ 相机的像素密度。相机像素越密对镜头解析力要求越高。如果镜头解析力不够相机再高分辨率也只能拍到模糊的图。传感器的尺寸 ≤ 镜头的像场。镜头成像圈必须能覆盖整个传感器。小像场镜头配大靶面传感器四角会暗甚至全黑。光源波长与相机响应匹配。如果用红外光源相机必须对红外敏感。彩色相机配单色光源时只有对应颜色的通道有效。视野、工作距离、焦距三者互相约束。薄透镜公式决定了要更大的视野要么拉远工作距离要么换更短焦距的镜头。三者不可能同时最优。打光的本质制造对比度打光的目标不是“照亮”而是让目标特征和背景产生足够的灰度差异。正面打光光从相机方向照过去。适合检测平面上的颜色差异、字符、条码。表面划痕反而可能看不见因为光被镜面反射走了。低角度打光光从侧面近乎贴着物体照。凸起和凹陷会投出阴影适合检测划痕、凹坑、纹理。工业上检测金属表面缺陷常用这种方案。背光光从物体背后照过来物体变成剪影。适合测量尺寸、检测轮廓、定位孔位。精度极高因为边缘对比度是最大的。同轴光光通过半反镜从镜头正前方照过去。适合高反光表面如金属、玻璃能消除反光干扰。环形光一圈 LED 从四周照过去。通用性最强但效果不如专用方案。穹顶光半球形内壁漫反射提供均匀无影照明。适合高反光、曲面物体。铁三角的选型顺序第一步明确检测目标。要测什么精度要求多少缺陷最小尺寸多大第二步算分辨率。视野 ÷ 精度 所需像素数。留 3-5 倍余量因为边缘定位、亚像素、噪声都会吃掉精度。第三步定打光方案。根据特征类型划痕、孔、字符、颜色选光源类型和角度。这一步往往需要现场试。第四步选镜头。由视野、工作距离、传感器尺寸反推焦距。同时检查解析力是否匹配相机像素密度。第五步选相机。分辨率满足第二步帧率满足节拍接口满足带宽传感器尺寸匹配镜头像场。一句话总结相机是“眼睛”镜头是“眼镜”光源是“灯”。眼睛再好眼镜不对、灯打不好照样看不清。视觉项目的成败在铁三角选型阶段就已经决定了七成算法只是剩下的三成。