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

燦銳科技生產的高精度工業鏡頭

波長和變焦鏡頭與否

很容易確定工業相機鏡頭是否需要變焦鏡頭或定焦(定焦)鏡頭。工業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,則應使用變焦鏡頭,否則定焦鏡頭就足夠了。

對于工業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。

優先考慮特殊要求

結合實際應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都應該考慮它。

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:首先確定系統的分辨率,結合CCD像素大小了解放大率,結合空間結構約束了解可能的客觀像距,從而進一步估計焦距工業相機鏡頭的長度。因此,工業相機鏡頭的焦距與工業相機鏡頭的工作距離和相機分辨率(以及CCD像素大小)有關。

圖像尺寸和圖像質量

所選擇的工業相機鏡頭的圖像尺寸應與工業相機的感光面尺寸相適應。應遵循“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量。要求圖像質量主要關注MTF和失真。在測量應用中,失真應該是非常重要的。

光圈和鏡頭卡口

工業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,調節的步驟很多。

工業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,則應考慮轉換。

成本和技術成熟度

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成熟度,優先選擇。

選擇鏡頭的示例

下面我們以一個例子來說明如何為工業相機選擇鏡頭。例如,如果需要將工業相機鏡頭與硬幣檢測的機器視覺系統相匹配,則約束條件已知工業相機為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大于17mm。

4. 選用鏡頭的圖像尺寸應不小于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上,可以初步得出工業相機鏡頭的“輪廓”:焦距大于17mm,定焦,可見光段,C卡口,至少能協調2 /3英寸CCD像素大小,圖像失真小。根據這些要求,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,建議進一步優化,選擇一個最好的。

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