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机器视觉的概念(四)——工业镜头的选型

摘要:工业镜头的选型:镜头的选择过程,是将镜头各项参数逐步明确化的过程。作为成像器件,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...

工业镜头的选型:

     镜头的选择过程,是将镜头各项参数逐步明确化的过程。作为成像器件,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

     镜头的工作波长和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。

     关于镜头的工作波长,常见的是可见光波段,也有其他波段的应用。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。 

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,进一步估算镜头的焦距。所以镜头的焦距是和镜头的工作距离、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

     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。

     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、镜头的其它类别:

     线阵镜头:配合线阵相机使用的镜头。采用扫描式的工作方式,需要镜头与目标相对运动,每次曝光成像一条线,多次曝光组成一幅图像。线阵扫描成像的特点:CCD线阵方向的图像分辨率固定,而在目标的运动方向上,空间采样频率与运动的相对速度有关。

从成像的角度讲,线阵镜头和其它类型的镜头并没有本质的差异。只是对镜头的使用方式不同而已。

     显微镜头:为了看清目标的细节特征,显微镜头一般使用在高分辨率的场合。它们基本的特点是工作距离短,放大倍率高,视场小。

     远心镜头:物方主光线平行于光轴主光线的会聚中心位于物方无限远,称之为物方远心光路。作用:可以消除物方由于调焦不准确带来的测量误差。


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