瑞士堡盟（Baumer）CX系列VCXG.2-201C.R卷帘快门工业相机工作原理

VCXG.2-201C.R是堡盟CX系列的一款彩色卷帘快门工业相机，其工作原理基于CMOS图像传感器光电转换与数字信号处理。相机通过C-Mount镜头将光学图像聚焦到Sony IMX183 CMOS传感器上，传感器采用卷帘快门和全局复位快门，逐行曝光并读出像素电荷。传感器将光信号转换为电信号，经增益、偏移、模数转换和颜色处理后，通过千兆以太网接口输出图像。分辨率5472×3648像素，像元尺寸2.4×2.4微米，全帧帧率6fps，曝光时间0.115至60000毫秒。相机支持Burst模式、感兴趣区域、像素合并、自动曝光、自动增益、自动白平衡等功能，内置58MB图像缓存，适用于高分辨率、高精度的工业图像处理应用

VCXG.2-201C.R工业相机的工作原理可以分解为CMOS图像传感与卷帘快门曝光、图像采集与预处理、图像输出与接口传输、相机功能与同步控制，以及机械结构与电气适配五个核心环节。

CMOS图像传感与卷帘快门曝光是相机获取图像的基础。相机通过C-Mount镜头将目标物体的光学图像聚焦到Sony IMX183 CMOS传感器上。该传感器为1英寸彩色CMOS，有效分辨率为5472×3648像素，像元尺寸为2.4×2.4微米。卷帘快门意味着传感器阵列中的像素逐行依次开始和结束曝光，而不是所有像素同时曝光。这种曝光方式适合拍摄静止或均匀照明的物体，具有高灵敏度和低噪声特点。相机同时支持全局复位快门，可同时复位所有像素，但读出仍逐行进行，适用于需要快速复位和灵活曝光的场合。曝光时间可在0.115至60000毫秒范围内设置。传感器的暗噪声为3.1电子，饱和容量为14619电子，动态范围为71.7分贝，信噪比为41.6分贝。量子效率在465纳米处为59.9%，在535纳米处为66.6%，在630纳米处为50.8%。这些参数保证了相机在高分辨率和低照度条件下都能获得高质量的图像。

图像采集与预处理环节对传感器输出的原始信号进行放大、数字化和颜色处理。传感器将光信号转换为模拟电压后，相机内部的模拟前端对信号进行增益和偏移调整。增益范围为0至20分贝，偏移范围为0至255 LSB。随后模数转换器将模拟信号转换为数字图像数据。相机支持多种像素格式，包括BayerRG8、BayerRG10、BayerRG12、BayerRG12 Packed、Mono8、Mono10、Mono12、Mono12 Packed、RGB8和BGR8。彩色型号集成颜色处理器，用于高质量颜色计算。图像预处理功能包括颜色处理、色彩增强、LUT和Gamma校正。相机还提供自动功能，包括自动曝光、自动增益、自动白平衡和自动颜色转换，使相机能够根据环境光线变化自动调整参数，保持稳定的图像质量。采集格式支持全帧、像素合并2×2、像素合并2×1和像素合并1×2，像素合并模式下帧率可提升至9fps。

图像输出与接口传输环节将处理后的图像数据发送至主机或图像处理系统。VCXG.2-201C.R采用千兆以太网接口，传输速率为1000 Mbit每秒，兼容快速以太网100 Mbit每秒。连接器为8P8C模块化插孔即RJ45，带螺钉锁定TYPE090，符合GigE Vision机械附录。相机通过M8/8针过程接口或以太网供电（PoE）获得电源。PoE供电时电压范围为36至57 VDC，外部电源供电时电压范围为12至24 VDC。全帧分辨率下*大帧率为6fps。相机支持Burst模式，在Burst模式下全帧*大帧率为9fps。内部图像缓存为58MB，可存储1张触发模式图像或1张自由运行模式图像。Burst模式利用内置缓存高速抓拍序列图像，然后以较低速度传输至主机，适合捕捉快速瞬态过程。GigE Vision和GenICam标准确保相机与第三方软件的兼容性。

相机功能与同步控制环节提供丰富的控制与同步功能，满足复杂图像处理任务的需求。基本功能包括曝光、增益、色彩增益、触发和曝光激活频闪、像素合并、感兴趣区域、偏移和自由运行模式。感兴趣区域功能允许用户选择图像中需要读出的矩形区域，减少数据量并提高帧率。触发延迟为0至2秒，跟踪缓冲多达256个触发信号。过程同步功能包括事件计数、计时器、触发延迟、去抖、计数器、通过动作指令触发、额外的输出模式、传输图像中的块数据以及通过计数器终端触发源支持编码器。相机支持自由运行和触发两种同步模式，触发电平可通过硬件、软件或动作指令设置。数字量输入输出包括1个输入线路、1个输出线路和2个通用线路。相机还集成温度传感器，支持用户设置和保存自定义数据，提供可切换的设备指示模式，集成色温校正矩阵，以及相机标定数据存储和客户数据存储功能。

机械结构与电气适配环节确保相机在工业环境中的安装和运行。相机外壳采用压铸锌烤漆材质，宽度29毫米，高度29毫米，深度49毫米，重量不超过120克。紧凑的29×29毫米外壳设计使其在狭窄的安装空间里也能轻松灵活地实现集成。镜头接口为C-Mount。工作温度范围为0至65摄氏度，储存温度范围为负20至正70摄氏度，湿度范围为10%至90%不结露。防护等级为IP40，已安装镜头和电缆时有效。相机通过M8/8针接口或以太网供电，功耗约为2.8瓦（12VDC，6fps）或3.4瓦（48VDC PoE，6fps）。非易失性存储器闪存容量为128kB。相机符合CE、UL recognized和KC认证标准。堡盟提供neoAPI、Camera Explorer、GAPI SDK v2.x、GAPI软件示例和IPConfig Tool等软件，支持Windows、Linux和Linux ARM平台。

型号列表： 主型号VCXG.2-201C.R，货号11708150，彩色卷帘快门相机，Gigabit Ethernet接口，20百万像素，Sony IMX183传感器，1英寸CMOS，5472×3648像素，像元尺寸2.4×2.4微米，全帧帧率6fps，Burst模式9fps，曝光时间0.115至60000毫秒，C-Mount镜头接口，29×29×49毫米外壳，重量不超过120克，工作温度0至65摄氏度，防护等级IP40，支持GigE Vision、GenICam、PoE。同系列相关产品包括VCXG.R系列其他分辨率和帧率的卷帘快门相机，如VCXG.2-201M.R黑白版本，以及VCXG系列全局快门相机、VCXU系列USB3 Vision接口相机、VCX.PTP系列支持**时间协议的相机、VCX.MP系列偏振相机。相关附件包括电源、入门套件、PCIe适配器、外壳配件、镜头配件、镜头、网络组件、电缆、安装配件和散热片、光源。