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如何挑选工业镜头?
2017.08.09
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 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。

一、波长、变焦与否 

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。 

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。

二、特殊要求优先考虑 

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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三、工作距离、焦距 

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。

四、像面大小和像质 

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。

五、光圈和接口 

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。

 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。 

六、成本和技术成熟度 

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。

 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。

基本分析如下:  

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。  

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。 

3. 工作距离和焦距 

成像的放大率M=4.65/(0.05x1000)=0.093 

焦距f’=L*M/(M+1)=200*0.093/1.093=17mm  

物距要求大于200mm,则选择的镜头要求焦距应该大于17mm。 

4. 选择镜头的像面应该不小于CCD尺寸,即至少2/3 英寸。 

5. 镜头的接口要求是C口,能配合相机使用。光圈暂无要求。 

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。


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