業相機是機器視覺系統的核心元件之一，但選擇工業相機不能只看「幾百萬畫素」。

實際選型時，還需要同時考慮 FOV（視野）、檢測精度、Resolution（解析度）、Pixel Size（像素尺寸）、Sensor Size（感光元件尺寸）、FPS（幀率）、Shutter（快門）以及傳輸介面。

例如，同樣是 5MP 工業相機，使用 2.74 µm 與 3.45 µm Pixel Size 的 Sensor，在 Sensor 尺寸、鏡頭選擇、感光特性與實際應用上都可能不同；而當解析度與 FPS 同時提高時，資料傳輸頻寬也會快速增加，這時 GigE、USB3、10GigE 等介面的差異就會變得非常重要。Baumer 現有產品也能看到這種差異，例如 3.45 µm 的 IMX250 與 2.74 µm 的 IMX537/IMX536 被應用在不同解析度、Sensor Size 與速度組合中。

這篇文章將從實際機器視覺選型角度，說明工業相機幾個最重要的規格，以及它們彼此之間的關係。

一、工業相機解析度怎麼選？

解析度通常是客戶選擇工業相機時第一個看到的規格，例如：

2MP、5MP、8MP、12MP、24MP、45MP、65MP

但「畫素越高越好」並不是正確的選型方式。

真正應該先確認的是：我要看多大的範圍（FOV），以及我要看多小的物體？

從 FOV 計算 Pixel Resolution

FOV = 100 mm

相機水平方向：

2448 Pixel

那麼：

100 mm ÷ 2448 Pixel ≈ 0.0408 mm/Pixel

也就是：1 Pixel ≈ 40.8 µm

如果需要檢測 0.1 mm 的特徵：

0.1 mm ÷ 0.0408 mm/Pixel ≈ 2.45 Pixel

這代表 0.1 mm 的特徵在影像上只有約 2.45 Pixel。

通常不能因為「看得到」就直接等同「可以穩定檢測」。實際需要多少 Pixel，還要看檢測方式、對比、鏡頭解析能力、照明、演算法與允收標準。

解析度不是精度

這個觀念很重要：Pixel Resolution ≠ Measurement Accuracy

例如計算得到：

1 Pixel = 5 µm

並不代表系統量測精度就是：

±5 µm

實際精度還會受到鏡頭、光源、機構、標定、Sensor、演算法、景深與環境穩定度等因素影響。

二、Pixel Size 是什麼？越小越好嗎？

Pixel Size 是 Sensor 上單一 Pixel 的實體尺寸。

工業相機常見例如：

2.4 µm、2.74 µm、3.45 µm、4.5 µm、5.5 µm、9 µm

Baumer 現有相機就是很好的例子：VLXT-55C.I 使用 Sony IMX537、Pixel Size 2.74 µm；VLXT-50M.I 使用 IMX250、3.45 µm；部分高速型號則使用 9 µm Pixel。

小 Pixel 的優點

相同 Sensor 面積下，可以容納更多 Pixel，因此有利於提高解析度。

例如高解析度 AOI、半導體、精密量測等應用，經常需要較小 Pixel Size。

但這不代表：Pixel 越小，影像品質一定越好。

大 Pixel 的優點

較大的 Pixel 通常具有較大的感光面積，因此在需要高感光能力、高速曝光或較低照度的應用中可能具有優勢。

但實際影像品質不能只用 Pixel Size 判斷，還需要一起看：

Quantum Efficiency、Full Well / Saturation Capacity、Read Noise、Dynamic Range、SNR 等 Sensor 特性。

例如 Baumer 的 9 µm IMX426 型號與 2.74 µm IMX537 型號，其飽和容量與 SNR 等數據就明顯不同，說明不能單靠 Pixel Size 判斷相機性能。

三、Sensor Size 是什麼？為什麼會影響鏡頭？

常見工業相機 Sensor Size 包括：

1/2.9″、1/1.8″、2/3″、1″、1.1″、1.2″、1.4″、APS-C 等。

Sensor 越大，在相同鏡頭條件下通常能取得更大的成像範圍，但同時對鏡頭的 **Image Circle（成像圈）**要求也會提高。

Sensor Size 與鏡頭 Image Circle

假設相機使用：

1.1″ Sensor

但是鏡頭只支援：

2/3″ Sensor

可能就會產生：

  • 四角暗角
  • 邊緣無法完整成像
  • 周邊解析度下降
  • 無法充分利用 Sensor 面積

因此相機與鏡頭不能分開選。

選好相機後，需要確認鏡頭至少可以覆蓋相機 Sensor 所需要的 Image Circle。

這也是為什麼 24MP、45MP、65MP 等大尺寸 Sensor 工業相機，在鏡頭選擇上通常會比一般 2/3″ 相機更加嚴格。

四、FPS 是什麼？是不是越高越好？

FPS（Frames Per Second）代表相機每秒最多可以取得多少張影像。

例如：

30 FPS = 每秒最多約 30 張影像

100 FPS = 每秒最多約 100 張影像

但 FPS 的需求應該由實際設備速度決定，而不是單純追求最高規格。

什麼情況需要高 FPS？

例如：

高速產線、半導體設備、高速 Pick & Place、運動物體檢測、高速定位、短 Cycle Time AOI

都可能需要較高 FPS。

而且解析度越高、FPS 越高，資料量通常也會跟著增加。

Baumer 的產品資料可以看到很直接的例子：2048 × 1536 的 VCXG.2-32M 在 Full Frame 下最高 39 fps，而採用 10GigE 的 VLXT-55C.I 在 2464 × 2048 Full Frame 下可達 243 fps；不同 Sensor 與介面架構會直接影響可實現的影像傳輸速度。

五、Global Shutter 與 Rolling Shutter 怎麼選？

除了 FPS，Shutter Type 也是高速應用非常重要的規格。

Global Shutter

Global Shutter 會讓 Sensor 的 Pixel 在相近時間點進行曝光，因此適合：

高速移動物體、定位、AOI、機械手臂、半導體設備、精密量測

可降低移動物體產生幾何變形的風險。

Rolling Shutter

Rolling Shutter 以逐列方式進行曝光／讀出。

如果工件與相機保持靜止，Rolling Shutter 並不代表不能使用；但在高速運動場景下，需要特別評估影像變形問題。

所以：高速 ≠ 只看 FPS，也要看 Shutter。

六、GigE、USB3、10GigE 工業相機怎麼選？

介面會直接影響：

傳輸頻寬、線材距離、系統架構、電腦硬體需求與整合方式。

GigE

GigE 是目前非常成熟的工業相機介面之一。

適合：

一般 AOI、定位、尺寸量測、自動化設備、多相機系統

優點是 Ethernet 架構成熟，而且 GigE Vision 生態完整。

USB3

USB3 適合：

設備內短距離、高頻寬、單機型視覺系統

系統架構通常比較直接，但需要考量線材距離、USB Controller 與主機配置。

10GigE

當應用同時需要：

高解析度 + 高 FPS

1GigE 的頻寬就可能成為瓶頸。

Baumer 的 10GigE 技術資料指出，高解析度與高速度都會直接增加 Camera 到 Host 的頻寬需求；其 10GigE 相機產品則使用 10,000 Mbit/s Ethernet

適合：高速 AOI、半導體、精密量測、高解析度高速取像、多相機系統

部分 Baumer 10GigE 型號也支援 RDMA，例如 VLXT-81M.I 的官方規格即列出 10GigE (RDMA)。

七、工業相機介面越快，FPS 就一定越高嗎？

不一定。

相機的最大 FPS 還會受到：

Sensor Readout Speed、解析度、Pixel Format、ROI、相機內部處理、介面頻寬與電腦端接收能力

等因素影響。

因此不能簡化成：10GigE 一定比 GigE 相機 FPS 高 10 倍。

例如 ROI（Region of Interest）縮小取像範圍後，部分 Sensor 可以提高讀出速度；但實際可以提高多少，仍要看相機與 Sensor 架構。

八、工業相機選型的正確順序

① 確認 FOV

例如：

330 × 330 mm

↓

② 確認最小檢測特徵

例如：

0.05 mm

↓

③ 計算所需 Pixel Resolution

↓

④ 決定相機 Resolution

↓

⑤ 確認 Sensor Size / Pixel Size

↓

⑥ 選擇對應 Image Circle 與解析能力的鏡頭

↓

⑦ 確認設備速度與 FPS

↓

⑧ 確認 Global / Rolling Shutter

↓

⑨ 計算影像 Data Rate

↓

⑩ 選擇 GigE / USB3 / 10GigE 等介面

這樣選，比一開始直接問：

「我要 5MP 還是 12MP？」

更合理。

九、工業相機常見選型錯誤

錯誤 1：解析度越高越好

解析度增加，也會增加資料量、鏡頭要求與運算負擔。

錯誤 2：Pixel Size 越小越好

還要一起考慮 Sensor 技術、光學解析度、感光能力與實際檢測條件。

錯誤 3：只選相機，不考慮鏡頭

大 Sensor、高解析度相機需要相對應的 Image Circle 與鏡頭解析能力。

錯誤 4：只看 FPS，不看 Exposure Time

相機即使可以 100 FPS，如果實際曝光需要 20 ms，也無法單靠相機標稱 FPS 解決高速取像問題。

錯誤 5：只看相機介面，不看整套系統

高速相機還要考慮 NIC、PCIe 頻寬、CPU / Memory、Cable 與影像處理軟體。

十、如何選擇適合的工業相機？

工業相機選型並不是單一規格比較，而是：FOV → 檢測精度 → Resolution → Pixel Size → Sensor Size → Lens → FPS → Shutter → Interface

形成一整套機器視覺系統。

映特有限公司提供 Baumer 工業相機與機器視覺解決方案，可依實際應用的 FOV、Pixel Resolution、工作距離、FPS、Sensor Size 與傳輸頻寬協助進行相機與鏡頭選型，並提供 GigE、USB3、10GigE 等不同介面的工業相機方案。