板级机器视觉相机集成需要考虑的九个因素
利用板级相机可提供多种优势。为了帮助确定功能和设计元素的正确组合，以下是在嵌入式机器视觉相机中选择和设计时需要考虑的一些因素。
在产品中利用基于机器视觉的人工智能的能力需要能够将全功能的板级机器视觉相机设计成一个更小、更强大的封装，以提供从电缆到镜头选择的更大灵活性，在除了减小新产品和系统的尺寸。此外，利用板级相机可直接访问核心相机组件以更轻松地散热，并可用于多种用途：医疗诊断、计量、机器人、嵌入式视觉、包装和印刷检测、手持扫描仪、台式实验室和其他空间受限的系统。
图 1。 板级相机可以以多种方式使用，但需要考虑设计因素。
但选择合适的嵌入式视觉相机完全是另一个问题。在某些情况下，现成的相机可以正常工作，因为板级相机通常更容易受到静电放电 (ESD) 和物理损坏的影响，更不用说这个选项通常需要更多的设计工作和设计专业知识，并且可能会产生更多费用。
为了帮助确定给定项目所需的功能和设计元素的正确组合，在选择和设计嵌入式机器视觉 (mv) 相机时需要考虑九个关键因素：
- 功能集和外形规格
- 镜头安装
- 用于快速原型制作的案例设计
- 热管理
- 接口和连接器
- MIPI 摄像头与标准 MV 摄像头对比
- 电磁兼容性
- 现成的板
- 深度学习 CPU 与 GPU 性能
让我们更详细地了解每个因素。
功能集和外形尺寸
平衡正确的功能与相机的物理尺寸，包括使用紧凑型 GPIO 和接口连接器来节省空间。通常，许多全功能 MV 摄像机的板级变体只是移除了外壳的标准摄像机，需要在设计中考虑到这一点。此外，板级相机提供了更大的灵活性来定制 FPC 电缆长度以及共享电缆设计文件的选项。
镜头安装
由于没有固定镜头卡口，板级相机让设计人员可以自由选择除 MV 行业常用的标准 C、CS 或 S 接口镜头以外的光学器件。
使镜头卡口能够集成到另一个产品部件中，或者甚至将镜头丘直接模制到产品外壳中，可以通过简化制造和组装进一步降低成本。但是，如果首选标准卡口镜头，请将 S 卡口用于 1/3 英寸或更小的低分辨率（例如 2MP）传感器。 CS 安装座通常建议用于尺寸在三分之一到 1 英寸数量级的传感器，而 C 安装座用于传感器一英寸或更大的尺寸。
快速原型的案例设计
板级相机通常不包括外壳，但在相机不会集成到产品中的应用中，因此相机内部会暴露在元素中，可能需要外壳。
对于快速原型制作，请利用现有的 CAD 模型和 3D 打印机，或使用可封装相机并使用垫片和安装支架将相机安装到位的通用塑料外壳。
热管理
无论如何，高性能板级相机可能有额外的设计要求，以确保它们在推荐的温度范围内运行。为避免损坏摄像头，摄像头报告的温度需要保持在关键组件（例如传感器/FPGA）的最高温度以下。在这种情况下，提供足够的散热是关键。推荐的选项是使用导热膏或腻子与导热垫，以尽量减少相机上的电路板应力。
接口和连接器
USB 3.1 Gen 1 是嵌入式系统的理想接口。柔性印刷电路电缆可以支持 USB 3.1 Gen 1 的电缆长度长达 30m。然而，USB 3.1 接口的一个潜在缺点是其高频信号会对高达 5 GHz 的无线设备造成干扰。在这种情况下，可以使用 GigE 接口或更复杂的 MIPI CSI 接口。
MIPI 相机与标准 MV 相机
与标准 MV 相机相比，上述 MIPI 相机的成本更低，可能高达 50% 或更多，但由于缺乏 FPGA，降低的价格包括更少的功能。
典型的 MIPI 相机通常提供原始传感器输出，几乎没有图像处理或增强（例如，平场校正、瑕疵像素校正、固定模式噪声校正等），需要额外的工作来提高图像质量。最重要的是，MIPI一般需要使用支持MIPI摄像头的嵌入式系统，而USB3/GigE MV摄像头可以在ARM板和标准台式机上使用。
电磁兼容性
如果没有外壳提供的屏蔽，板级相机的电磁兼容性（EMC）将与外壳型号不同。由于这些板级相机嵌入到其他产品或系统中，最终产品需要单独认证。
现成的电路板
一些供应商还为嵌入式板开发了自己的载体或臂载体解决方案。 ARM 处理器和载板使集成商可以更轻松地购买现成的解决方案，而无需定制板，从而节省时间和金钱。
根据设计要求，可以购买电路板并配置多达四个或更多 USB3 主机控制器，以全带宽从四个 USB3 摄像头进行流传输。
深度学习 CPU 与 GPU 性能
与 GPU 相比，深度学习算法在常规处理器上的运行速度非常慢。在必须加快推理速度的情况下，GPU 是更好的选择，即使图像首先发送到云端进行处理，因为在云中进行推理通常是在边缘计算不是关键任务的情况下具有成本意识的选择。
在嵌入式系统上运行深度学习推理的另一种选择是使用具有推理能力的相机，该相机可以在相机本身上运行推理模型，这也有助于减轻主机系统的处理需求。
考虑到这九个核心因素，将正确的板级 MV 与适当的功能集集成将变得更加容易，减少设计人员的头痛和设计时间，同时改进整体产品应用程序。
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