工業(yè)相機(jī)是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。它最本質(zhì)的功能是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成小尺寸高清工業(yè)相機(jī)的有序電信號(hào)。在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中,工業(yè)相機(jī)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(jī))的照片表面上。視覺(jué)系統(tǒng)處理的所有圖像信息都可以從工業(yè)相機(jī)的鏡頭中獲取。工業(yè)相機(jī)的鏡頭質(zhì)量將直接影響整個(gè)視覺(jué)系統(tǒng)的性能。工業(yè)相機(jī)鏡頭作為一種圖像設(shè)備,通常與電源和相機(jī)構(gòu)成一個(gè)完整的圖像采集系統(tǒng)。所以,工業(yè)相機(jī)的鏡頭選擇受到整個(gè)系統(tǒng)要求的制約。一般可以從以下幾個(gè)方面來(lái)分析和考慮。

燦銳科技生產(chǎn)的高精度工業(yè)鏡頭

波長(zhǎng)和變焦鏡頭與否

很容易確定工業(yè)相機(jī)鏡頭是否需要變焦鏡頭或定焦(定焦)鏡頭。工業(yè)相機(jī)鏡頭工作波長(zhǎng)的聚焦與否,一開(kāi)始就很容易確定。在成像過(guò)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(duì)于工業(yè)相機(jī)鏡頭的工作波長(zhǎng),可見(jiàn)光波段是最常見(jiàn)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(wèn)題后確認(rèn)鏡片的工作波長(zhǎng)。

優(yōu)先考慮特殊要求

結(jié)合實(shí)際應(yīng)用可能會(huì)有特殊要求。特殊要求必須首先確認(rèn),例如是否有量測(cè)功能,是否需要使用遠(yuǎn)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(jìn)一步估計(jì)焦距工業(yè)相機(jī)鏡頭的長(zhǎng)度。因此,工業(yè)相機(jī)鏡頭的焦距與工業(yè)相機(jī)鏡頭的工作距離和相機(jī)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(jī)鏡頭的圖像尺寸應(yīng)與工業(yè)相機(jī)的感光面尺寸相適應(yīng)。應(yīng)遵循“以小兼容”的原則,即相機(jī)的受光面不得超過(guò)鏡頭指示的圖像尺寸,否則無(wú)法保證邊緣視場(chǎng)的圖像質(zhì)量。要求圖像質(zhì)量主要關(guān)注MTF和失真。在測(cè)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(jī)鏡頭的光圈主要影響像面的亮度。然而,在目前的機(jī)器視覺(jué)中,最終的圖像亮度是由多種因素共同決定的:光圈、相機(jī)顆粒、積分時(shí)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(jī)鏡頭卡口是指其與相機(jī)的安裝接口。他們兩個(gè)必須匹配。一旦兩者無(wú)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(gè)方案滿(mǎn)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(gè)例子來(lái)說(shuō)明如何為工業(yè)相機(jī)選擇鏡頭。例如,如果需要將工業(yè)相機(jī)鏡頭與硬幣檢測(cè)的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)相匹配,則約束條件已知工業(yè)相機(jī)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(jiàn)光段。沒(méi)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(cè),需要測(cè)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(jī)。對(duì)光圈暫時(shí)沒(méi)有要求。

在對(duì)以上因素進(jìn)行分析計(jì)算的基礎(chǔ)上,可以初步得出工業(yè)相機(jī)鏡頭的“輪廓”:焦距大于17mm,定焦,可見(jiàn)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(jìn)行進(jìn)一步的選擇。如果有幾個(gè)鏡頭可以滿(mǎn)足這些要求,建議進(jìn)一步優(yōu)化,選擇一個(gè)最好的。

燦銳光學(xué)成立于2009年,是國(guó)內(nèi)一家研發(fā)、生產(chǎn)遠(yuǎn)心鏡頭的企業(yè),在行業(yè)內(nèi)有著不錯(cuò)的地位,也是目前國(guó)內(nèi)為數(shù)不多有著完整產(chǎn)業(yè)鏈配套的工業(yè)鏡頭企業(yè);經(jīng)過(guò)10年的發(fā)展,經(jīng)歷四次全新的升級(jí)換代,燦銳光學(xué)的產(chǎn)品品質(zhì)和等級(jí)已經(jīng)是行業(yè)靠前水準(zhǔn),燦銳僅用了10年的時(shí)間,走完了歐美50年發(fā)展所走的歷程;目前燦銳已完成了四代產(chǎn)品更新,已實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)外技術(shù)水平的追趕,并且于歐美市場(chǎng)同步跨入工業(yè)鏡頭時(shí)代。燦銳擁有完整的光和電設(shè)計(jì)研發(fā)團(tuán)隊(duì),和當(dāng)今技術(shù)前沿高校做產(chǎn)學(xué)研究,擁有自己的精密光學(xué)和精密機(jī)械產(chǎn)業(yè)鏈,在核心競(jìng)爭(zhēng)力方面已經(jīng)完全趕超歐美,是目前國(guó)內(nèi)工業(yè)鏡頭領(lǐng)域的領(lǐng)軍者。更多可上官網(wǎng)“燦銳光學(xué)”了解。

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