在工业自动化精密检测中,远心镜头的选型至关重要,直接关系到系统的成像质量和测量精度。综合考虑一下数据,才能选出合适的远心镜头搭配在机器视觉检测方案中。
远心光路
1. 工作距离
指镜头最前端到被测物体表面的距离,这一点必须满足应用的空间约束。比如在一些自动化生产线中,设备之间的空间比较狭小,如果选择的远心镜头工作距离过长,可能就无法安装到合适的位置;而如果工作距离过短,又可能会影响对被测物体的观测。因此,在选型前,要充分了解实际应用场景的空间大小,确保所选镜头的工作距离符合要求。
2. 视场
指镜头在特定工作距离下能看到的物体区域大小,通常为矩形,其计算公式为视场 = 传感器尺寸 / 放大倍率。从这个公式可以看出,视场与传感器尺寸和放大倍率密切相关。如果已知传感器尺寸和放大倍率,就能算出视场大小,进而判断该镜头是否能覆盖需要观测的被测物体区域。
3. 远心度
指衡量的主光线偏离平行于光轴的程度,通常用角度表示,比如 < 0.1°。这个数值越小越好,因为它直接影响测量精度和位置稳定性。在一些对测量精度要求极高的场景,比如精密零件的尺寸测量,远心度如果不达标,很可能会导致测量结果出现较大偏差。所以,在选型时,要尽量选择远心度小的镜头。
4. 景深
是物体在光轴方向上能保持清晰成像的范围,它受光圈、分辨率要求、波长和放大倍率等多种因素影响,而且远心镜头的景深通常较小。这就意味着,在使用远心镜头时,被测物体在光轴方向上的位置变化不能太大,否则可能会出现成像模糊的情况。因此,在选型时,要根据实际应用中被测物体可能的位置变化范围,选择景深合适的镜头。
5. 分辨率 / 解析力
体现了镜头分辨细节的能力,通常需要与传感器像元大小相匹配,一般镜头分辨率应略高于传感器。如果镜头分辨率低于传感器,就会浪费传感器的性能,无法清晰捕捉物体的细节;而如果镜头分辨率过高,可能会增加成本,同时也可能受到其他因素的限制,无法充分发挥其性能。所以,选型时要让镜头分辨率和传感器像元大小相适配。
6. 畸变
是成像产生的几何形状误差,远心镜头通常要求极低,一般要小于 0.1%。如果畸变过大,会导致被测物体的成像形状与实际形状相差较大,影响测量和检测的准确性。比如在进行物体轮廓检测时,畸变可能会让原本规则的形状变得不规则,从而造成误判。因此,畸变程度是选型时必须重点关注的指标。
7. 接口
是镜头与相机连接的部分,常见的有 C 口、F 口、M42 口等。在选型时,要确保镜头的接口与相机的接口相匹配,否则镜头和相机无法正常连接。这是一个比较基础但又至关重要的点,一旦接口不匹配,会直接导致设备无法使用。
8. 传感器尺寸
指的是镜头需要支持的相机传感器大小,如 1/1.8"、2/3"、1" 等,而且镜头成像圈必须覆盖传感器。如果镜头成像圈无法覆盖传感器,就会导致传感器边缘的成像不完整或模糊,影响整体的成像质量。所以,在选型时,要明确相机传感器的尺寸,选择能支持该尺寸的镜头。
远心镜头的选型是一个需要系统性考量的过程,工作距离、视场、远心度、景深、分辨率、畸变、接口与传感器尺寸这七大参数相互关联。
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