工业相机镜头的选择过程,是将工业相机镜头各项参数逐步明确化的过程。作为成像器件,工业相机镜头通常与光源、相机一起构成一个完整的图像采集系统,因此工业相机镜头的选择受到整个系统要求的制约。一般地可以按以下几个方面来进行分析考虑。
: ?2 v; f# W: i5 B2 ]$ {8 X1、波长、变焦与否
4 I }: I& e) A+ ?$ |" }4 ?工业相机镜头的工作波长是否需要变焦是比较容易先确定下来的,成像过程中需要改变放大倍率的应用,采用变焦镜头,否则采用定焦镜头就可以了。
$ ^1 `" Q+ o) c) x关于工业相机镜头的工作波长,常见的是可见光波段,也有其它波段的应用。是否需要另外采取滤光措施?单色光还是多色光?能否有效避开杂散光的影响?把这几个问题考虑清楚,综合衡量后再确定镜头的工作波长。 O2 ^+ l3 h# o, t" \. K
2、特殊要求优先考虑+ x4 ]0 Z. l: p/ |9 C
结合实际的应用特点,可能会有特殊的要求,应该先予明确下来。例如是否有测量功能,是否需要使用远心镜头,成像的景深是否很大等等。景深往往不被重视,但是它却是任何成像系统都必须考虑的。9 k$ e% Q& F- `6 [# P A N
$ C. W0 V6 l" L/ @3、工作距离、焦距. w% j3 o! P8 x3 |
工作距离和焦距往往结合起来考虑。一般地,可以采用这个思路:先明确系统的分辨率,结合CCD像素尺寸就能知道放大倍率,再结合空间结构约束就能知道大概的物像距离,进一步估算工业相机镜头的焦距。所以工业相机镜头的焦距是和工业相机镜头的工作距离、系统分辨率(及CCD像素尺寸)相关的。+ R5 X2 _5 S2 F+ F3 x
4、像面大小和像质
6 P: E, b( v& E# _. L8 g所选工业相机镜头的像面大小要与相机感光面大小兼容,遵循"大的兼容小的"原则——相机感光面不能超出镜头标示的像面尺寸——否则边缘视场的像质不保。像质的要求主要关注MTF和畸变两项。在测量应用中,尤其应该重视畸变。. [5 t a( e8 `
5、光圈和接口) R) x0 ]- m! P8 b: J$ e8 }3 l t% Z2 H
工业相机镜头的光圈主要影响像面的亮度。但是现在的机器视觉中,最终的图像亮度是由很多因素共同决定的:光圈、相机增益、积分时间、光源等等。所以为了获得必要的图像亮度有比较多的环节供调整。7 Z7 O% i! g, r' I3 Z2 R
工业相机镜头的接口指它与相机的连接接口,它们两者需匹配,不能直接匹配就需考虑转接。
/ J- ~" \0 a1 @; @9 q, `5 ~6、成本和技术成熟度6 l6 Z7 y% p+ X7 K; X
如果以上因素考虑完之后有多项方案都能满足要求,则可以考虑成本和技术成熟度,进行权衡择优选取。* a/ ?9 w5 a. |- g
例如,要给硬币检测成像系统选配工业相机镜头,约束条件:相机CCD 2/3英寸,像素尺寸4.65μm,C口。工作距离大于200mm,系统分辨率0.05mm。光源采用白色LED光源。
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1 _! L/ K1 W0 T' y2 w4 o) d0 s: T基本分析如下:# s. t+ a$ \+ A) r' x
1. 与白色LED光源配合使用的,镜头应该是可见光波段。没有变焦要求,选择定焦镜头就可以了。
( P( F8 V: O( `6 O2. 用于工业检测,其中带有测量功能,所以所选镜头的畸变要求小。
6 b9 m% C/ H0 ~8 h3. 工作距离和焦距' U. O3 Q Y) N. w1 V0 x
成像的放大率M=4.65/(0.05x1000)=0.093! G+ C* M0 r5 U2 w; ]
焦距f'=L*M/(M+1)=200*0.093/1.093=17mm
$ h) T0 G4 m) q( N; E. \0 Z S物距要求大于200mm,则选择的镜头要求焦距应该大于17mm。% S! i& X( |2 p. c) }
4. 选择镜头的像面应该不小于CCD尺寸,即至少2/3 英寸。+ u7 I( Y# | j: u
5. 镜头的接口要求是C口,能配合相机使用。光圈暂无要求。9 z0 @, M) U5 ?2 _
从以上几方面的分析计算可以初步得出这个镜头的"轮廓":焦距大于17mm,定焦,可见光波段,C口,至少能配合2/3英寸CCD使用,而且成像畸变要小。按照这些要求,可以进一步的挑选,如果多款镜头都能符合这些要求,可以择优选用。
+ Q0 \1 E; M+ c! X6 ^四元数致力于运动控制、图像与视觉传感等工业自动化技术的研发和应用,产品广泛应用于印刷设备、模切设备、贴合设备、多轴数控设备、机械手、电子加工和检测设备、激光加工设备、抛光机械生产自动化等工业控制领域。3 h2 F3 b' G0 l) x9 p2 o+ \
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