工业相机是机器视觉系统中的关键部件。它最本质的功能是将光信号转换成小尺寸高清工业相机的有序电信号。在机器视觉系统中,工业相机的镜头相当于人的眼睛。其主要功能是将目标光学图像聚焦在图像传感器(工业相机)的照片表面上。视觉系统处理的所有图像信息都可以从工业相机的镜头中获取。工业相机的镜头质量将直接影响整个视觉系统的性能。工业相机镜头作为一种图像设备,通常与电源和相机构成一个完整的图像采集系统。所以,工业相机的镜头选择受到整个系统要求的制约。一般可以从以下几个方面来分析和考虑。

灿锐科技生产的高精度工业镜头

波长和变焦镜头与否

很容易确定工业相机镜头是否需要变焦镜头或定焦(定焦)镜头。工业相机镜头工作波长的聚焦与否,一开始就很容易确定。在成像过程中,如果需要改变放大倍数,则应使用变焦镜头,否则定焦镜头就足够了。

对于工业相机镜头的工作波长,可见光波段是最常见的。还有其他波段的应用。是否有必要采取任何额外的滤光措施?是单色光还是多色光?是否能够有效避免杂散光的影响?需要综合平衡以上问题后确认镜片的工作波长。

优先考虑特殊要求

结合实际应用可能会有特殊要求。特殊要求必须首先确认,例如是否有量测功能,是否需要使用远心镜头,图像焦深是否大等。焦深通常不被重视,但任何图像处理系统都应该考虑它。

工作距离和焦距

工作距离和焦距通常是一起考虑的。一般采用这样的理念:首先确定系统的分辨率,结合CCD像素大小了解放大率,结合空间结构约束了解可能的客观像距,从而进一步估计焦距工业相机镜头的长度。因此,工业相机镜头的焦距与工业相机镜头的工作距离和相机分辨率(以及CCD像素大小)有关。

图像尺寸和图像质量

所选择的工业相机镜头的图像尺寸应与工业相机的感光面尺寸相适应。应遵循“以小兼容”的原则,即相机的受光面不得超过镜头指示的图像尺寸,否则无法保证边缘视场的图像质量。要求图像质量主要关注MTF和失真。在测量应用中,失真应该是非常重要的。

光圈和镜头卡口

工业相机镜头的光圈主要影响像面的亮度。然而,在目前的机器视觉中,最终的图像亮度是由多种因素共同决定的:光圈、相机颗粒、积分时间、光源等。因此,为了获得所需的图像亮度,调节的步骤很多。

工业相机镜头卡口是指其与相机的安装接口。他们两个必须匹配。一旦两者无法匹配,则应考虑转换。

成本和技术成熟度

综合考虑以上因素后,若有多个方案满足要求,可综合考虑成本和技术成熟度,优先选择。

选择镜头的示例

下面我们以一个例子来说明如何为工业相机选择镜头。例如,如果需要将工业相机镜头与硬币检测的机器视觉系统相匹配,则约束条件已知工业相机为CCD 2/3英寸,像素尺寸4.65μm,C接口。工作距离大于200mm,系统分辨率为0.05mm。光源采用白光LED光源。

选择镜头的基本分析如下:

1、与白光LED光源配合使用的镜头应为可见光段。没有可变变焦要求,因此可以选择定焦镜头。

2. 用于工业检测,需要测量功能,所以选用的镜头要求畸变小。

3.工作距离和焦距

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,则选用镜头的焦距应大于17mm。

4. 选用镜头的图像尺寸应不小于CCD格式,即至少2/3英寸。

5、镜头卡口要求为C卡口,以配合工业相机。对光圈暂时没有要求。

在对以上因素进行分析计算的基础上,可以初步得出工业相机镜头的“轮廓”:焦距大于17mm,定焦,可见光段,C卡口,至少能协调2 /3英寸CCD像素大小,图像失真小。根据这些要求,可以进行进一步的选择。如果有几个镜头可以满足这些要求,建议进一步优化,选择一个最好的。

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