裸板相机集成面临的挑战

当用户需要为Alvium相机定制镜头接口，或者应用场景无需预装镜头时，高分辨率传感器的裸板集成会面临一些特殊挑战。尤其是在将裸板相机装入定制外壳时，精密对准问题尤为突出。

图1：AVT裸板相机示例

本期的《AVT视觉专家》将提供关键裸板相机高精度传感器对准方案。与所有数字图像处理系统一样，裸板相机由众多精密部件组成。理想情况下，这些组件应具备恒定尺寸并能无缝适配高精度产品。但现实中，所有零件都存在肉眼不可见的公差：

·典型传感器允许存在1°的倾斜。

·微米级的偏差就可能导致高端镜头在高性能传感器上成像质量下降。

·必须通过精密对准，确保传感器位置的准确性。

Alvium Frame：开箱即用的解决方案

Allied Vision提供的Alvium Frame为裸板相机增加了方形前法兰盘，具有以下优势：

·10mm超薄深度设计，保持系统灵活性；

·与定制外壳实现高精度对准；

·提供完整的传感器定位参数。

Alvium Frame前部有四个M2螺丝孔，用于安装。对齐有两种选择：

·框架底部、侧面和前部的精密铣削区域

·精密铣削的前表面、对齐销和长圆孔。

Alvium Frame相机是Alvium模块化概念的一部分。Alvium 相机家族的 CSI-2和USB3系列中的每一款相机型号均可提供Alvium Frame版本，该版本还可以与Alvium Flex裸板方案结合使用。

提供的Alvium Frame型号包括：

·Alvium Frame CSI-2

·Alvium Frame USB3 90°

·Alvium Frame USB3

·Alvium Flex CSI-2

·Alvium Flex USB3

传感器对位偏差的成像影响

为直观展示偏差对画质的影响，这里选取了一张无伪影的示例图像进行编辑处理。左下角的红色矩形区域标记了用于模拟典型对位偏差效应的细节视图。

图2：传感器完全对位状态下的成像效果

下面的图3展示了当传感器与光学轴线精准校对时的成像结果。可以看出，对准之后，图像没有出现任何对位偏差的迹象。

图3：传感器与镜头光学轴线精准校准事宜图

任何微米级别的倾斜都会导致成像质量下降。例如，如果存在 Z 轴方向的倾斜偏差，经光轴方向测量，传感器水平像素的极值差可达 90 µm（相当于 Y 轴方向 0.573° 的旋转）。这种倾斜会导致焦平面偏移，造成垂直边缘模糊（如图 4 所示）。

图4：当传感器与镜头接口平面存在倾角的成像

安装公差参数

要达到最佳的成像效果，Alvium裸板相机的安装公差参数请详见下面的图5和表1。

请注意：即使计入传感器公差补偿，要达到100%良品率仍需配合精密制造工艺。

图5：裸板相机

上图参数：a，b

安装公差：+/- 500 µm，+/-10%

技术总结提示

当选择裸板集成方案时，建议：

·优先考虑自带对准结构的组件

·对200μm以上的位移误差进行补偿

·注意1°以上的倾斜角会显著影响成像

（本文所有数据均基于AVT实测案例）