瑞士堡盟（Baumer）CX系列VCXG.2-51MP偏振相机工作原理

VCXG.2-51MP是堡盟CX系列的一款黑白偏振工业相机，其工作原理基于Sony IMX264 Gen2 CMOS传感器与片上偏振滤光技术。传感器像素阵列上集成了四个不同方向的偏振滤光片，每个像素仅接收特定偏振方向的光。通过计算相邻像素的偏振信息，相机可获取物体表面完整的线性偏振状态，包括偏振度和偏振角，从而揭示普通强度图像无法呈现的表面特征。相机采用全局快门，所有像素同时曝光，避免运动畸变。分辨率2464×2048像素，像元尺寸3.45×3.45微米，全帧帧率24fps，曝光时间0.001至60000毫秒。通过千兆以太网接口输出图像，支持Burst模式、感兴趣区域、像素合并、自动曝光和自动增益等功能，内置115MB图像缓存，适用于塑料、玻璃、金属和复合材料等表面缺陷检测、反光消除和应力分析。

VCXG.2-51MP偏振工业相机的工作原理可以分解为偏振成像与CMOS传感、全局快门曝光与图像采集、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。

偏振成像与CMOS传感是VCXG.2-51MP的核心工作原理。相机采用Sony IMX264 Gen2 CMOS传感器，该传感器为2/3英寸黑白偏振传感器。在传感器像素阵列上，每四个相邻像素组成一个偏振单元，分别覆盖0°、45°、90°和135°四个方向的偏振滤光片。每个像素只接收与其偏振方向一致的光分量。通过比较同一偏振单元内四个像素的强度值，相机可以计算出该区域入射光的线性偏振状态，包括偏振度（DoLP）和偏振角（AoLP）。偏振度表示光波中偏振成分所占的比例，偏振角表示偏振方向相对于参考轴的角度。偏振信息能够揭示普通强度图像无法呈现的表面特征，例如材料内部的应力分布、表面粗糙度、纤维取向、透明物体的边缘轮廓以及镜面反射的抑制。因此，该相机特别适用于检测塑料、玻璃、金属和复合材料等表面缺陷，也可用于消除反光、增强对比度和分析应力分布。传感器分辨率为2464×2048像素，像元尺寸3.45×3.45微米。暗噪声为2.02电子，饱和容量为9122电子，动态范围为70.6分贝，信噪比为39.6分贝。量子效率在533纳米处为24.4%。

全局快门曝光与图像采集环节确保相机在拍摄运动物体时无畸变。VCXG.2-51MP采用全局快门，传感器阵列中的所有像素在同一时刻同时开始和结束曝光，而不是逐行依次曝光。这一机制消除了卷帘快门在拍摄运动物体时产生的倾斜、弯曲或部分曝光等运动畸变，适合检测高速运动中的零件、传送带上的物品或旋转机械。曝光时间可在0.001至60000毫秒范围内设置。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48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Mono8、Mono10、Mono12和Mono12 Packed像素格式。图像预处理功能包括图像翻转、LUT和Gamma校正。相机还提供自动曝光和自动增益功能，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35fps。

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.2-51MP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24fps。相机支持Burst模式，在Burst模式下全帧*大帧率为35fps。内部图像缓存为115MB，可存储8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、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、定序器、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。相机功耗约为2.8瓦（12VDC，24fps）或3.5瓦（48VDC PoE，24fps）。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.2-51MP，货号11707067，黑白偏振相机，Gigabit Ethernet接口，5百万像素，Sony IMX264 Gen2传感器，2/3英寸CMOS，2464×2048像素，像元尺寸3.45×3.45微米，全帧帧率24fps，Burst模式35fps，曝光时间0.001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.MP系列其他偏振相机型号，以及VCXG系列全局快门相机、VCXG.R系列卷帘快门相机、VCXG.PTP系列支持**时间协议的相机、VCXU系列USB3 Vision接口相机。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。