工业相机的采集速度

相机的采集速度，先要考虑是同步采集还是异步采集。异步采集，采集和传输是分开的。一般那些几百万像素、上千万像素，采集帧率几千上万帧的，基本上都是异步模式。采集到的图像先存储在相机的缓存中，然后传输仍然使用常规的接口进行传输，如千兆网、USB之类的接口。异步方式具有分辨率高、采集速度快等特点，采集速度只受限于芯片本身的性能，和传输接口并没有太多关系。不过通常受限于相机内部的缓存大小，并不能连续拍摄长时间的内容。当拍摄时间比较长时，缓存被占满时，要么停止拍摄，要么覆盖之前未传输的内容，要么丢弃新的图像不存储。

而如果采集和传输是同步的，即采集一幅图像，传输一幅图像，则相机的采集速度，与相机的分辨率、输出接口、数据包大小、相机图像传感器芯片本身的性能等有关系。同步模式时，简单的甚至可以不需要相机有缓存。不过一般工业相机为了保证性能，也会有板载缓存，不过比较小，几M几十M上百M之类的，和异步模式的多少GB相比，就小很多了。相机图像传感器本身性能也会限制采集速度。CCD芯片速度通常比较慢，如30万像素的，一般也只能到120FPS；500万，则10FPS左右。而CMOS芯片速度，现在则可以将帧率处理的非常高。查询了一些最新的资料（2024.09），国产领域500万像素的芯片，帧率80FPS；更有1.8亿像素8K级别（垂直8K？）的芯片，达到30FPS的速度。而像索尼，则有1641万像素水平8K宽幅芯片IMX901，速度则达到了134FPS，本产品支持最大9.5Gbps/lane的SLVS-EC接口。

         当芯片的速度已经足够快时，那么同步模式时，则更多的需要考虑传输接口的速度了。当前工业相机中可支持的数据接口从速度来比较，CXP>Camera Link>USB3.0>GIGE>1394B>1394A>USB2.0。所以一般相机分辨率的相机，如果是同一厂家的生产技术的话，会按照上面的速度大小，采集速度也会相应下降。当然不排除其中有一些相机，因为芯片不同，也会引起速度不同，这个就受限于芯片了。如早期Basler的30万像素千兆网工业相机，都是CCD芯片，有一款是90FPS的，有一款是100FPS的。因为其内部的CCD尺寸不一样，90FPS的使用的是1/3’的CCD，100FPS使用的是1/4’CCD。工艺不同，速度也就不同。

而如果是不同品牌之间的相同分辨率的工业相机，可能采集速度上也会有比较大的差别。如AVT的Manta G504，千兆网500万像素工业相机，其采集速度为9FPS，而Basler 的PIA2400-17G，同样也是千兆网500万像素CCD工业相机，其采集速度可达17FPS，比AVT的快了一倍。当然其使用的CCD芯片不一样，可能是其速度的最大区别所在。

而如果不同厂家的工业相机，使用了相同的芯片，相同的接口时，则采集速度上是比较接近的。芯片是一样的，传输接口是一样的，就没有什么因素可以造成采集速度有太大的差异。例如使用索尼2000万像素卷帘CMOS芯片IMX183的工业相机，使用千兆网接口时，速度5~6FPS；使用USB3.0接口时，速度17~19FPS左右。

另外同一款工业相机，其采集速度通常也是可变的，这个主要就受限于分辨率了。通常使用ROI兴趣区域功能、Binning像素组合功能，分辨率降低，速度会有所上升，但是一般也不具有线性倍率关系。同时，还有速度包大小也会影响速度，与使用的总线有关系。如1394B口，如果使用PCIE的卡，其允许的带宽就大于PCI的卡，速度包大小可达8K，而PCI的速度包大小只能到4K左右，速度自然就会下降一半了。而使用千兆网接口时，经过交换机连接多台相机时，则通常也要降低Packet Size，降低单台相机的帧率，满足总带宽。如一台相机可以设置8K的包大小，那么2台相机就要设置成4K的包大小，而4台相机时，则设置成2K的包大小。这时，如果连接4台500万像素的相机，即使单台最高速度有20FPS以上，那么单台相机最多也只能5FPS的速度了。