工業(yè)相機是機器視覺系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。它最本質(zhì)的功能是將光信號轉(zhuǎn)換成小尺寸高清工業(yè)相機的有序電信號。在機器視覺系統(tǒng)中,工業(yè)相機的鏡頭相當(dāng)于人的眼睛。其主要功能是將目標(biāo)光學(xué)圖像聚焦在圖像傳感器(工業(yè)相機)的照片表面上。視覺系統(tǒng)處理的所有圖像信息都可以從工業(yè)相機的鏡頭中獲取。工業(yè)相機的鏡頭質(zhì)量將直接影響整個視覺系統(tǒng)的性能。工業(yè)相機鏡頭作為一種圖像設(shè)備,通常與電源和相機構(gòu)成一個完整的圖像采集系統(tǒng)。所以,工業(yè)相機的鏡頭選擇受到整個系統(tǒng)要求的制約。一般可以從以下幾個方面來分析和考慮。

燦銳科技生產(chǎn)的高精度工業(yè)鏡頭

波長和變焦鏡頭與否

很容易確定工業(yè)相機鏡頭是否需要變焦鏡頭或定焦(定焦)鏡頭。工業(yè)相機鏡頭工作波長的聚焦與否,一開始就很容易確定。在成像過程中,如果需要改變放大倍數(shù),則應(yīng)使用變焦鏡頭,否則定焦鏡頭就足夠了。

對于工業(yè)相機鏡頭的工作波長,可見光波段是最常見的。還有其他波段的應(yīng)用。是否有必要采取任何額外的濾光措施?是單色光還是多色光?是否能夠有效避免雜散光的影響?需要綜合平衡以上問題后確認鏡片的工作波長。

優(yōu)先考慮特殊要求

結(jié)合實際應(yīng)用可能會有特殊要求。特殊要求必須首先確認,例如是否有量測功能,是否需要使用遠心鏡頭,圖像焦深是否大等。焦深通常不被重視,但任何圖像處理系統(tǒng)都應(yīng)該考慮它。

工作距離和焦距

工作距離和焦距通常是一起考慮的。一般采用這樣的理念:首先確定系統(tǒng)的分辨率,結(jié)合CCD像素大小了解放大率,結(jié)合空間結(jié)構(gòu)約束了解可能的客觀像距,從而進一步估計焦距工業(yè)相機鏡頭的長度。因此,工業(yè)相機鏡頭的焦距與工業(yè)相機鏡頭的工作距離和相機分辨率(以及CCD像素大小)有關(guān)。

圖像尺寸和圖像質(zhì)量

所選擇的工業(yè)相機鏡頭的圖像尺寸應(yīng)與工業(yè)相機的感光面尺寸相適應(yīng)。應(yīng)遵循“以小兼容”的原則,即相機的受光面不得超過鏡頭指示的圖像尺寸,否則無法保證邊緣視場的圖像質(zhì)量。要求圖像質(zhì)量主要關(guān)注MTF和失真。在測量應(yīng)用中,失真應(yīng)該是非常重要的。

光圈和鏡頭卡口

工業(yè)相機鏡頭的光圈主要影響像面的亮度。然而,在目前的機器視覺中,最終的圖像亮度是由多種因素共同決定的:光圈、相機顆粒、積分時間、光源等。因此,為了獲得所需的圖像亮度,調(diào)節(jié)的步驟很多。

工業(yè)相機鏡頭卡口是指其與相機的安裝接口。他們兩個必須匹配。一旦兩者無法匹配,則應(yīng)考慮轉(zhuǎn)換。

成本和技術(shù)成熟度

綜合考慮以上因素后,若有多個方案滿足要求,可綜合考慮成本和技術(shù)成熟度,優(yōu)先選擇。

選擇鏡頭的示例

下面我們以一個例子來說明如何為工業(yè)相機選擇鏡頭。例如,如果需要將工業(yè)相機鏡頭與硬幣檢測的機器視覺系統(tǒng)相匹配,則約束條件已知工業(yè)相機為CCD 2/3英寸,像素尺寸4.65μm,C接口。工作距離大于200mm,系統(tǒng)分辨率為0.05mm。光源采用白光LED光源。

選擇鏡頭的基本分析如下:

1、與白光LED光源配合使用的鏡頭應(yīng)為可見光段。沒有可變變焦要求,因此可以選擇定焦鏡頭。

2. 用于工業(yè)檢測,需要測量功能,所以選用的鏡頭要求畸變小。

3.工作距離和焦距

成像放大率:M = 4.65/(0.05 x 1000) = 0.093

焦距:F = L*M/(M+1) = 200*0.093/1.093 = 17mm

如果物距要求大于200mm,則選用鏡頭的焦距應(yīng)大于17mm。

4. 選用鏡頭的圖像尺寸應(yīng)不小于CCD格式,即至少2/3英寸。

5、鏡頭卡口要求為C卡口,以配合工業(yè)相機。對光圈暫時沒有要求。

在對以上因素進行分析計算的基礎(chǔ)上,可以初步得出工業(yè)相機鏡頭的“輪廓”:焦距大于17mm,定焦,可見光段,C卡口,至少能協(xié)調(diào)2 /3英寸CCD像素大小,圖像失真小。根據(jù)這些要求,可以進行進一步的選擇。如果有幾個鏡頭可以滿足這些要求,建議進一步優(yōu)化,選擇一個最好的。

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