单板级机器视觉摄像机集成需要考虑的九个因素

在一个产品中基于人工智能利用机器视觉的能力需要在一个全功能的，板级机器视觉摄像头设计成更小，功能强大的软件包，对镜头的选择提供从电缆更大的灵活性的能力，在除了降低了新产品和系统的大小。更重要的是，利用板级相机提供了更简单的散热直接访问核心摄像机组件，并且可以跨多种用途加以利用：医疗诊断，计量，机器人技术，嵌入式视觉，包装和印刷检查，手持式扫描仪，台式实验室和其它空间受限的系统。

图1。局级相机可以以多种方式使用，但也有设计要考虑的因素。

但选择合适的嵌入式视觉摄像机则完全是另一个问题。在某些情况下，现成的摄像机可以很好地工作，因为板级摄像机通常更容易受到静电放电(ESD)和物理损坏的影响，更不用说这种选择通常需要更多的设计工作、设计专业知识和潜在的更多费用。

为了帮助确定一个特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，有九个关键因素需要考虑:

1. 功能集和表单因子
2. 镜头安装
3. 表壳设计，快速成型
4. 热管理
5. 接口和连接器
6. MIPI摄像机与标准MV摄像机
7. 电磁兼容
8. 场外的搁板
9. 深度学习CPU与GPU的性能

让我们更详细地看看这些因素。

功能集和形式因素

平衡与相机的物理尺寸正确的功能，包括使用紧凑GPIO和接口连接器，以节省空间。通常情况下，板级的许多功能齐全的MV相机变种都是标准的相机与他们的情况下去除，这需要被考虑到设计中。此外，板级摄像机提供了更大的灵活性来定制FPC电缆长度与共享电缆设计文件的选项一起。

镜头安装

无定透镜安装，板级相机给设计者可以自由选择比标准C，CS或S-Mount镜头在MV工业中常用的其他光学器件。

通过简化制造和组装，可以将透镜架集成到另一个产品部件中，甚至将透镜架直接成型到产品的外壳中，从而进一步降低成本。但是，如果首选标准安装镜头，那么对于分辨率较低的三分之一英寸或更小的传感器，如2MP，使用S安装。CS安装通常推荐用于1 / 3到1英寸大小的传感器，C安装用于1英寸或更大的传感器。

案例设计快速成型

局级相机往往不包括这样的情况，但在应用中，相机不会被整合到一个产品，因此相机的内部被暴露的元素，情况可能是必要的。

为了快速原型设计，利用现有的CAD型号和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适当位置的通用塑料情况。

热管理

无需任何情况，高性能板级相机可能具有额外的设计要求，以确保它们在推荐温度范围内运行。为避免损坏相机，相机的报告温度需要保持低于关键部件的最高温度，例如传感器/ FPGA。在这种情况下，提供足够的散热是关键。推荐的选择是使用热膏或腻子与热焊盘，以最大限度地减少相机上的电路板应力。

接口和连接器

USB 3.1代1是用于嵌入式系统的理想接口。柔性印刷电路电缆能够支持USB 3.1创1以上可达30m的长度的电缆。然而，USB 3.1接口的一个潜在的缺点是它的高频信号可引起对无线设备的干扰最多5千兆赫。在这种情况下，一个千兆以太网接口可以工作或更复杂的MIPI CSI接口。

MIPI摄像机对标准MV摄像机

上述MIPI摄像机比标准MV摄像机更便宜，可能高达50%或更多，但这一降价包括更少的功能，主要是由于缺乏FPGA。

典型的MIPI摄像机通常提供原始传感器输出，很少或没有图像处理或增强(例如，平场校正、缺陷像素校正、固定模式噪声校正等)，需要额外的工作来改善图像质量。最重要的是，MIPI通常需要使用支持MIPI摄像头的嵌入式系统，而USB3/GigE MV摄像头可以在ARM板和标准台式电脑上使用。

电磁兼容

没有由壳体提供的屏蔽，板级相机的电磁兼容性（EMC）会比套管模型不同。由于这些板级相机被嵌入到其他产品或系统中，最终产品需要单独的认证。

现成的板

一些供应商也为嵌入式板开发自己的载波或臂载波解决方案。ARM处理器和载波板使集成商更容易购买现成的解决方案，而不需要定制的电路板，从而节省时间和金钱。

根据设计的要求，可以购买电路板，并配置最多四个或更多USB3主机控制器，以在满带宽下从四个USB3摄像机流流。

深度学习CPU与GPU性能

与gpu相比，深度学习算法在普通处理器上运行非常慢。在必须更快地进行推断的地方，gpu是更好的选择，即使是第一次将图像发送到云计算进行处理，因为在云计算中进行推断通常是考虑成本的选择，因为边缘计算不是关键任务。

在嵌入式系统上运行的深度学习推理另一种选择是使用一个推理能力的摄像头，可以运行相机本身，这也可以帮助卸载从主机系统的处理要求的推理模型。

考虑到这些九个核心因素，整合右侧板级MV与适当的功能集将有希望变得更加容易，减少设计师头痛和设计时间，同时提高产品的整体应用。

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