生产线上，一台看起来朴实无华的工业相机正以每秒数百帧的速度捕捉着微型电路板的图像，而它的内部构造远比外观复杂精密。
工业相机的内部就像一台高度集成的精密仪器，它包含了图像传感器、镜头、机械结构、处理单元和接口系统等多个关键部分。
作为机器视觉系统的核心，工业相机的性能直接决定了整个系统能否“看得清、认得准”。一个典型的工业机器视觉系统通常包括光源、镜头、相机、图像处理单元和图像处理软件等部件-7。
工业相机的核心是图像传感器，也就是我们常说的芯片。目前市面上主要有两种技术：CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）。
说实在的，很多人搞不清楚这两者的区别。简单来说，CCD传感器就像是集体宿舍，所有像素采集的电荷统一排队输出；而CMOS传感器更像是独立公寓，每个像素都有自己的“小房间”，可以直接转换信号-2。
在工业应用里，选择哪种传感器可大有讲究。CCD相机在传统上被认为是图像质量更好、噪声更低的选择，特别适合那些对图像质量要求极高的应用。
不过近年来，CMOS技术突飞猛进，再加上它天生具有成本低、功耗小、集成度高的优势，市场份额越来越高。现在很多工业相机都采用CMOS传感器，特别是需要高速拍摄的场景，CMOS的优势就更明显了-1。
传感器还有个重要参数叫快门类型。你知道吗？这里面有“滚动快门”和“全局快门”之分。滚动快门是一行一行曝光，成本低但拍快速移动的东西容易变形；全局快门是所有像素同时曝光，拍出来的图像更真实，现在工业领域用得越来越多了-1。
镜头是工业相机的“眼睛”，负责把光线聚焦到传感器上。选镜头可不能随便，必须和传感器尺寸匹配，不然就会出现图像四周发暗的问题-2。
工业镜头的种类很多，有FA镜头、高分辨率镜头、远心镜头等，不同的应用场景需要不同类型的镜头-7。在环境复杂、需要经常调整焦距的情况下，自动对焦镜头可以节省大量时间-1。
工业相机工作环境往往很恶劣，所以外壳特别重要。好的防护壳能防尘、防油、防水，甚至能抵抗撞击。工业相机通常采用IP67等级的防护，这意味着它完全防尘，还能短时间浸泡在水中-1。
说到机械结构，专利文献里介绍的一种全画幅工业相机包括上盖组件、下盖组件和前框组件。前框组件里又有感光芯片、图像采集板、前框和板支架等部件-3。
这些结构不仅提供物理支撑，还要保证各部件精确对位，避免因震动导致图像质量下降。
工业相机的“大脑”是它的处理单元。传统相机往往只负责采集图像，处理工作交给外部的计算机；而现代工业相机则越来越智能化，内部集成了强大的处理能力。
有的工业相机设计有中央处理模块、图像采集模块和内存模块。图像采集模块通过LVDS总线将图像传输至内存模块中，中央处理模块再从内存中读取图像进行处理和分析-6。
你知道吗？高级的工业相机甚至支持Windows或Linux操作系统，内部有中央处理器和FPGA协处理器，能够独立进行图像采集、图形加速、图像处理和数据计算工作-6。这让它能够在不依赖外部电脑的情况下完成复杂任务。
工业相机还需要有效的散热系统。有的设计会使用导热贴和散热块，将感光芯片产生的热量传导到上盖，再通过风扇和散热翅片散发出去-3。没有好的散热，相机在长时间高负荷工作下很容易出问题。
通信接口也是工业相机的重要组成部分。现在主流接口有USB、GigE、CameraLink等。GigE接口传输距离可达100米，CameraLink则以高速著称-5。不同接口适合不同应用场景，选对了才能发挥相机的最佳性能。
工业相机从来不是孤军奋战的。它需要与光源、传感器、图像采集卡等组件协同工作，形成一个完整的机器视觉系统-4。
光源的选择特别重要。合适的照明能突出需要检测的特征，提高图像质量。LED光源因寿命长、稳定性好、可调性强而成为主流选择-2。不同类型的LED光源适用于不同场景，比如环形光源、背光源、条形光源等-2。
部件传感器也是系统的重要组成部分，它能感知物体何时到达检测位置，给出触发信号让相机拍照-4。有了这个“侦察兵”，工业相机就能在最佳时机拍摄，不会错过重要瞬间。
图像采集卡虽然现在有些相机已经内置了这一功能，但在一些系统中仍然是独立部件，它负责将相机输出的信号转换成计算机能处理的数据-4。
处理软件则是整个系统的“指挥官”，它分析图像数据，做出判断，并控制后续动作-4。
生产线上的工业相机外壳下，精密的传感器将光信号转化为电信号，镜头组如眼睛般调整焦距，处理器芯片快速分析每一帧画面，散热系统维持着内部微环境的稳定。
