?在机器视觉系统中,工业镜头的选型一直以来是比较繁琐的过程,需要了解镜头的具体用途、使用环境、经过多方实验才能确定最终参数。
?一颗小小的镜头选型会直接影响到机器视觉系统整体性能,合理选择和安装镜头,是机器视觉系统设计的重要环节。
?选择不适合的镜头就可能无法发挥镜头成像功能,无法得到清晰质量图像从而影响产品检测质量。
?如何化繁为简,了解镜头选型全部要点。
镜头构成
工业相机典型镜头可以分为透镜组和光阑两部分:
?透镜
单个透镜是进行光束变换的基本单元。常见的有凸凹透镜两种,凸透镜对光线具有会聚作用,凹透镜对光线具有发散作用。镜头设计中常将这两类透镜结合使用,校正各种像差和失真,以达到满意成像效果。
?光阑
约束进入镜头的光束成分。使有益的光束进入镜头,而有害的光束不能进入镜头。光阑可分为孔径、视场、消杂光光阑3种。
?小结
透镜和光阑都是镜头重要光学功能单元,透镜侧重于光束变换(例如实现一定组合焦距、减少像差等),光阑侧重于光束的取舍约束。
镜头主要参数
?焦距
即传感器到相机镜头光线聚焦位置的距离。通常以毫米为单位,能够传达大量有关待捕获图像类型信息。焦距大小决定视角的大小,焦距数值小,视角大,所观察的范围也大;焦距数值大,视角小,观察范围小。根据焦距能否调节,可分为定焦镜头和变焦镜头两大类。
?光圈
用F表示,以镜头焦距和通光孔径比值来衡量。每个镜头上都标有最大F值,例如8mm/F1.4代表最大孔径为5.7mm。F值越小,光圈越大;F值越大,光圈越小。
?接口
包含C、CS、F、V、T2、M42x1、M75x0.75等等。
?景深
被摄物体聚焦清楚后,在物体前后一定距离内,其影像仍然清晰的范围。景深随镜头光圈值、焦距、拍摄距离而变化。
?变焦
通过光学系统中的两组(或更多)透镜相对移动,改变整个系统的组合焦距,保证像面位置不动,使图像放大倍率且成像始终清晰。
与单组移动式调焦不同,单组移动式调焦意在改变成像面的位置。而变焦意在改变镜头焦距,要求稳定像面不动。
镜头种类
按光学放大倍率及焦距划分,镜头的类型如下:
?显微镜
体视显微镜、生物显微镜、金相显微镜、测量显微镜;
?常规镜头
鱼眼镜头(6-16mm)、超广角镜头(17-21mm)、广角镜头(24-35mm)、标准镜头(45-75mm)、长焦镜头(-mm)、超长焦镜头(mm以上);
?特殊镜头
微距、远距、远心、红外、紫外镜头等。
从6方面考虑
告别选择困难症
?波长变焦
优先确定镜头是否需要变焦。成像过程中需要改变放大倍率的应用,采用变焦镜头,否则采用定焦镜头。
确定镜头工作波长,需要考虑3个问题→
①是否采取滤光措施?
②单色光还是多色光?
③能否有效避开杂散光的影响?
综合考虑后得出镜头的工作波长。
?特殊需求优先考虑
明确实际应用特殊需求。例如是否具备测量功能、是否需要远心镜头、成像景深是否很大等等。景深往往不被重视,但它却是任何成像系统必须要考虑因素。
?工作距离焦距
工作距离和焦距需要结合起来考虑。先明确系统分辨率,结合CCD像素尺寸得知放大倍率,再结合空间结构约束测算物像距离,进一步估算镜头的焦距。
?像面大小像质
所选镜头像面大小要与相机感光面大小兼容,遵循“大兼容小”原则,相机感光面不能超出镜头标示的像面尺寸,否则边缘视场像质差。像质应
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