Industrial camera frame rate and exposure time adjustment in practice

为啥别人的工业相机拍高速流水线像施了定身咒，你的却糊成一锅粥？嘿，别急着砸相机——九成是帧率和曝光这对冤家没拧巴到一块儿！今天咱就用车间老师傅的土法子，手把手教你调出“刀锋般锐利”的产线照片。

一、帧率是车速，曝光是刹车片

central contradiction：帧率（每秒拍几张）和曝光（单张拍多久）互相较劲
举个栗子：产线速度2米/秒

曝光设1毫秒 → 物体移动：2000mm/s × 0.001s = 2mm（轻微拖影）
曝光设0.05毫秒 → 移动仅0.1mm（瞬间冻结！）

Pitfalls for newcomers：以为帧率拉到最高就能防糊？
某汽配厂花大价钱买了1000fps相机，结果曝光设了2毫秒——每张照片照样糊。为啥？
the truth about sth.:.曝光时间才是防糊的关键！想拍60fps视频？曝光至少得短于1/120秒≈8.3微秒

防糊公式（车间老师傅版）：

允许模糊量 ÷ 物体速度 = 最高曝光时间
（允许0.1mm模糊？速度1m/s？曝光≤0.1/1000=0.0001秒）

最小缺陷尺寸 ÷ (5×速度) = 安全曝光
（要抓0.5mm划痕？速度2m/s？曝光≤0.5÷(5×2000)=0.00005秒）

二、帧率被“偷吃”的三大元凶

明明买了200fps相机，实际连100fps都跑不到？多半是这些设定在捣鬼：

带宽不够还硬塞高分辨率
某半导体厂用500万像素相机拍芯片，结果：

分辨率单帧数据量千兆网带宽上限实际帧率

全画幅 7.5MB 120MB/s 16fps

裁切ROI 0.8MB 120MB/s 150fps

prescription::
- 用MVS软件把拍摄区域缩到零件大小
- 像素格式从Mono12切Mono8，数据量直降33%
曝光时间超了“死亡红线”
Baumer某相机标称53fps，但若曝光设到10万微秒（100ms）：
实际帧率 = 1/0.1秒 = 10fps（直接腰斩！）
救命口诀:.1秒 ÷ 标称帧率 = 最大曝光时间（53fps相机？曝光别超18.8毫秒）
传输协议拖后腿
同样的200万像素相机：

接口类型理论帧率实际帧率（含损耗）

CameraLink 150fps 140fps

USB3.0 120fps 100fps

千兆网 80fps 23fps

提速妙招::
- 网口相机开9014字节巨帧（丢包率直降60%）
- 设备管理器里关网卡节能模式

分辨率	单帧数据量	千兆网带宽上限	实际帧率
全画幅	7.5MB	120MB/s	16fps
裁切ROI	0.8MB	120MB/s	150fps

接口类型	理论帧率	实际帧率（含损耗）
CameraLink	150fps	140fps
USB3.0	120fps	100fps
千兆网	80fps	23fps

三、暗光环境防糊指南

光线不足还得短曝光？试试这三板斧：

补光狠招::

高频脉冲LED（＞100kHz频闪防频闪）
照度＞50000lux（约正午阳光5倍）
油污环境用红光替代白光，穿透力强3倍

相机参数自救::

先怼曝光到安全上限（按第二节公式算）
增益（Gain）从0逐步增加，超过5就停手（再高噪声爆炸）
开自动亮度平衡，让相机自己微调

Overturning cases：某锂电池厂检测铝壳划痕，暗光下曝光调到1ms还是暗。解决方案：

两侧加装60°斜射条形灯

增益锁死在4.2

曝光压到0.3ms
划痕识别率从71%飙到98%

四、动态场景神操作：让参数自己动！

产线时快时慢？三招告别手动调参：

编码器触发同步
输送带加速？相机自动升帧率！

make a copy of

编码器脉冲数 × 传动比 = 相机触发频率

某食品厂用这招，输送带调速时漏检率降了90%

智能ROI跟踪
200万像素相机只拍30×30mm区域 → 帧率从60fps飚到340fps
HDR模式替代长曝光
焊接检测时：

methodologies 曝光时间帧率电弧过曝区

单次长曝光 8ms 30fps 糊成白斑

HDR三连拍 0.5ms×3 28fps 纹理清晰