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。 $ _5 S5 v$ d8 Z
1、波长、变焦与否
5 x6 ^4 g8 @& C; [* c5 I1 m: \( L2 w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。
7 i9 i- y1 z/ J0 @) i% |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。7 `6 c: N3 }- U8 k
2、特殊要求优先考虑
" T: |/ F A x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。
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4 p9 M, p1 f! l3、工作距离、焦距 w& M: O0 ^. |: w
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。* B- x* p+ E5 T
4、像面大小和像质* }0 }9 }: B \( w7 ]/ L7 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。$ X( I9 t w: z# v1 X0 @* e6 I" K6 p
5、光圈和接口' b( M. A0 J/ Y! H7 F, J
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。* H! k4 z7 S& A$ n# S
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。
) O6 }; Z' u: U9 g6、成本和技术成熟度
! }0 p1 L; B+ \0 x9 }! ?; k/ F# \4 P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。7 M- a# {* t: i9 U% `
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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基本分析如下:
+ W) H9 K* }# X5 Q4 s4 Q1. 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。( S1 H' {" A" a. y7 |3 d* G6 h
2. 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。1 a# w9 _3 _2 h: z6 ~6 j
3. 工作距离和焦距
3 Q0 w3 G- }2 z9 Z' Y6 A( c% k. X成像的放大率M=4.65/(0.05x1000)=0.093& v0 }2 E5 V; b+ b
焦距f'=L*M/(M+1)=200*0.093/1.093=17mm v0 z3 v4 ?5 B6 b9 C; k
物距要求大于200mm,则选择的镜头要求焦距应该大于17mm。2 Z. I7 D0 B. q" \6 C6 ^. v9 n
4. 选择镜头的像面应该不小于CCD尺寸,即至少2/3 英寸。
( u0 O* [/ b) |; b' e5. 镜头的接口要求是C口,能配合相机使用。光圈暂无要求。6 H! y9 B7 y- d+ \
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。
+ V' }0 A& r- X& |0 T; m9 O. {4 \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。
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