【導讀】功能強大的精簡型單板計算機的推出催生了令人興奮的新產品設計。在通過小型化優化成本及（或）效xiao率lv的de應ying用yong中zhong，它ta的de效xiao用yong尤you為wei明ming顯xian。另ling外wai，視shi覺jiao係xi統tong可ke以yi利li用yong功gong能neng全quan麵mian的de板ban級ji機ji器qi視shi覺jiao攝she像xiang頭tou進jin一yi步bu縮suo小xiao產chan品pin總zong體ti尺chi寸cun並bing實shi現xian運yun行xing靈ling活huo性xing

，同tong時shi還hai支zhi持chi定ding製zhi或huo非fei標biao準zhun光guang學xue部bu件jian。典dian型xing示shi例li有you：醫療診斷、計量
、機器人技術
、嵌入式視覺、包裝和印刷檢查
、手持式掃描儀
、台式實驗室和其他空間受限的係統。

本文涵蓋選擇嵌入式視覺攝像頭時需考慮的數個重要方麵，包括功能組、外形因素和物理占用空間、接口選項、透鏡支架、軟件支持、熱管理以及電磁兼容性。

外形因素和功能組

從封裝相機轉換為板級相機時，係統設計人員應認真考慮其成像和相機性能要求。許多小型板級相機僅支持低分辨率傳感器、少量 GPIO 線xian路lu以yi及ji有you限xian的de相xiang機ji內nei部bu功gong能neng。相xiang反fan，許xu多duo全quan功gong能neng機ji器qi視shi覺jiao相xiang機ji的de板ban級ji型xing號hao僅jin僅jin是shi拆chai除chu了le外wai殼ke的de標biao準zhun相xiang機ji。雖sui然ran這zhe些xie相xiang機ji可ke能neng會hui達da到dao所suo需xu的de成cheng像xiang性xing能neng，但dan它ta們men的de尺chi寸cun可ke能neng不bu會hui比bi標biao準zhun封feng裝zhuang型xing號hao小xiao巧qiao多duo少shao。這zhe類lei相xiang機ji經jing常chang采cai用yong標biao準zhun的de GPIO 和接口連接器，因體積較大而不適合嵌入式應用。例如
，傳統工業鎖定連接器的尺寸便與一台 Blackfly S 板級攝像頭一般大小。

FLIR 的 Blackfly S 板級攝像頭整體上就是為嵌入式係統而設計。它們的外形尺寸十分緊湊，僅為 29mm x 29mm x 10mm，可提供相同的成像性能和封裝式 Blackfly S 型號的完整豐富功能
；而緊湊型 GPIO 和接口連接器則額外節省了空間。FLIR 嵌入式視覺攝像頭產品的另一重要優勢是使用 1/3” 至 1.1” 尺寸傳感器的所有攝像頭因外形係數相同而可用性良好——多種攝像頭型號采用一致的外形係數簡化了係統及未來產品變型的開發與升級。

透鏡支架

對(dui)於(yu)希(xi)望(wang)集(ji)成(cheng)非(fei)標(biao)準(zhun)光(guang)學(xue)元(yuan)件(jian)或(huo)將(jiang)圖(tu)像(xiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)盡(jin)可(ke)能(neng)靠(kao)近(jin)目(mu)標(biao)放(fang)置(zhi)的(de)客(ke)戶(hu)而(er)言(yan)，板(ban)級(ji)相(xiang)機(ji)是(shi)一(yi)個(ge)具(ju)有(you)吸(xi)引(yin)力(li)的(de)選(xuan)擇(ze)。板(ban)級(ji)相(xiang)機(ji)沒(mei)有(you)固(gu)定(ding)的(de)透(tou)鏡(jing)支(zhi)架(jia)
，設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)可(ke)自(zi)由(you)選(xuan)擇(ze)除(chu)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)行(xing)業(ye)常(chang)用(yong)的(de)標(biao)準(zhun) C、CS 或 S 接(jie)口(kou)透(tou)鏡(jing)以(yi)外(wai)的(de)光(guang)學(xue)元(yuan)件(jian)。對(dui)於(yu)通(tong)常(chang)無(wu)需(xu)透(tou)鏡(jing)的(de)生(sheng)物(wu)技(ji)術(shu)和(he)激(ji)光(guang)束(shu)分(fen)析(xi)應(ying)用(yong)，這(zhe)種(zhong)設(she)計(ji)也(ye)非(fei)常(chang)適(shi)合(he)。板(ban)級(ji)攝(she)像(xiang)頭(tou)的(de)另(ling)一(yi)種(zhong)常(chang)用(yong)應(ying)用(yong)是(shi)將(jiang)透(tou)鏡(jing)支(zhi)架(jia)集(ji)成(cheng)到(dao)另(ling)一(yi)產(chan)品(pin)部(bu)件(jian)中(zhong)——“嵌入式視覺攝像頭”demingchengyoucierlai。lingwai，caiyongmosuchengxingdefangshijiangtoujingzhijiazhijiejichengdaochanpinwaikekeyouxiaojianhuazhizaohezuzhuang，congerjinyibujiangdichengben。weilepingguweipeibeitoujingzhijiadebanjixiangji，haiyinggoumaianzhuangpeijian。ruguofengzhuangxinghaojuyouyubanjixinghaoxiangtongdechuanganqihegongneng
，tamenbiankeyongzuokaifapingtai。

為板級攝像頭選擇正確的透鏡支架選件時，其中一個最重要的因素是所使用的傳感器的尺寸。通常
，S 型支架透鏡設計用於 1/3" 或更小的低分辨率（通常低於 2MP）傳感器。CS 型支架透鏡則設計用於 1/3” 至 1/2” 的傳感器。如果傳感器尺寸是 1/2” 或以上
，最好使用 C 型支架透鏡。

熱管理

封裝機器視覺相機依靠其外殼表麵區域來消散傳感器、FPGA 和he其qi他ta組zu件jian產chan生sheng的de熱re量liang。如ru果guo沒mei有you外wai殼ke


，對dui高gao性xing能neng板ban級ji相xiang機ji可ke能neng會hui有you其qi他ta設she計ji要yao求qiu
，從cong而er確que保bao其qi在zai推tui薦jian溫wen度du範fan圍wei內nei運yun行xing。這zhe種zhong情qing況kuang下xia
，提ti供gong足zu夠gou的de散san熱re是shi關guan鍵jian所suo在zai。製zhi造zao商shang通tong常chang會hui為wei溫wen度du最zui高gao的de組zu件jian提ti供gong最zui高gao結jie溫wen。對dui於yuFLIR Blackfly S 攝像頭

，規定的 FPGA 的最高結溫為 105 攝氏度（221 華氏度）。

係統設計人員必須確保其熱管理解決方案符合此指標。散熱器尺寸、相機所安裝的機架表麵積或所需主動散熱器的類型取決於傳感器、幀速率
、運yun行xing環huan境jing及ji正zheng在zai執zhi行xing的de相xiang機ji圖tu像xiang處chu理li數shu量liang。為wei便bian於yu在zai攝she像xiang頭tou上shang安an裝zhuang散san熱re器qi，我wo們men推tui薦jian在zai導dao熱re墊dian上shang使shi用yong散san熱re膏gao
，盡jin可ke能neng減jian少shao板ban對dui攝she像xiang頭tou的de應ying力li。

外殼設計和快速原型製作

多數情況下，板級攝像頭直接集成到嵌入式視覺係統/產(chan)品(pin)中(zhong)，不(bu)需(xu)要(yao)外(wai)殼(ke)。但(dan)對(dui)於(yu)攝(she)像(xiang)頭(tou)不(bu)與(yu)某(mou)一(yi)產(chan)品(pin)集(ji)成(cheng)而(er)使(shi)內(nei)部(bu)暴(bao)露(lu)在(zai)元(yuan)件(jian)下(xia)的(de)應(ying)用(yong)，可(ke)能(neng)有(you)必(bi)要(yao)通(tong)過(guo)外(wai)殼(ke)防(fang)止(zhi)損(sun)壞(huai)。快(kuai)速(su)原(yuan)型(xing)製(zhi)作(zuo)中(zhong)，嵌(qian)入(ru)式(shi)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)師(shi)可(ke)以(yi)用(yong) 3D 打印機輕鬆設計打印一個攝像頭外殼
，或使用足以容納攝像頭的通用塑料外殼，然後通過墊片和安裝支架將攝像頭安裝到位。

接口和連接器

第一代 USB 3.1 是嵌入式係統的理想接口。其通用化功能可確保為從台式計算機到基於 ARM 處理器的單板計算機 (SBC) 等各類硬件提供支持。直接存儲器訪問 (DMA) 無需使用過濾器驅動程序，便可將延遲保持在最低限度。第一代 USB 3.1 還采用單根電纜供電並可提供高達 480 MB/s 的數據吞吐量，有效地簡化了機械和電氣設計。

qianrushixitongshejirenyuandeyigezhongyaomudebaokuoxianyoushejidexiaoxinghua。zaizhezhongqingkuangxia
，dianlanzuidachangdujiuyuanburudianlanhelianjieqitijizhongyao。naoxingyinzhidianlu (FPC) 電纜采用長達 30 米的電纜，支持第一代 USB 3.1。FPC 電纜顧名思義指的是可以彎曲扭轉以適應緊密包裝係統的電纜。另外，高品質鎖定連接器和帶鎖凸耳的 FPC 屏蔽電纜可確保高度安全
、可靠的連接。

不過 USB 3.1 接口有一個潛在的弊病，它的高頻信號會對無線設備造成高達 5 GHz 的幹擾（如 GPS 信號）。對於使用此類無線頻率的應用，我們也提供帶 GigE 接口的 FLIR 板級攝像頭。

MIPI CSI 是另一種許多嵌入式主板使用的通用接口。但與 USB 相比，MIPI 協議和驅動程序的複雜性可能會使得開發更加耗時。基於低壓差分信號 (LVDS) 的接口同樣可用，而且專為直接連接主機端 FPGA 而設計


；但每個信號傳輸通道需要兩條電線——這在某些應用中是一個微小卻又重大的弊端。

軟件支持

選擇用於嵌入式係統的相機時，軟件支持是一個不容忽視的重要考慮因素。有了支持台式和嵌入式係統的 SDK，設計人員能夠通過熟悉的工具輕鬆自如地開發視覺應用程序，並輕鬆地將其部署到所選擇的嵌入式平台上。FLIR 的 Spinnaker SDK 可為基於 x86、x64 和 ARM 處理器的 Windows 和 Linux 台式係統提供支持。

電磁兼容性

如果沒有外殼提供的屏蔽作用，板級相機的電磁兼容性 (EMC) 與封裝型號會有所差異。所有封裝的 FLIR 機器視覺攝像頭均經過了 EMC 認證
；不過板級攝像頭尚未進行該認證。這些板級攝像頭要嵌入其他產品/係統，因此需單獨對成品進行認證。無論是哪種應用
，我們都建議它們和其他電氣組件那樣遵循電磁幹擾 (EMI) 管理最佳實踐。

結論

板(ban)級(ji)攝(she)像(xiang)頭(tou)對(dui)嵌(qian)入(ru)式(shi)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)的(de)革(ge)新(xin)，使(shi)緊(jin)湊(cou)多(duo)功(gong)能(neng)的(de)創(chuang)新(xin)性(xing)產(chan)品(pin)的(de)設(she)計(ji)更(geng)加(jia)自(zi)由(you)和(he)靈(ling)活(huo)。除(chu)本(ben)文(wen)提(ti)出(chu)的(de)因(yin)素(su)外(wai)，還(hai)要(yao)注(zhu)意(yi)使(shi)用(yong)高(gao)質(zhi)量(liang)傳(chuan)感(gan)器(qi)、光學元件和可靠部件，讓您的嵌入式係統適應未來。FLIR 的全係列板級攝像頭專為這些應用而設計
，提供業界領先的 3 年質保。我們的機器視覺專家可以幫助您針對嵌入式係統選擇正確成像性能和外形因素等級 - 了解更多。

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