工業(yè)鏡頭的選型方法
工業(yè)鏡頭的選擇過程,是將工業(yè)鏡頭各項參數(shù)逐步明確化的過程。作為成像器件,工業(yè)鏡頭通常與光源、相機一起構(gòu)成一個完整的圖像采集系統(tǒng),因此工業(yè)鏡頭的選擇受到整個系統(tǒng)要求的制約。
工業(yè)鏡頭的選擇過程,是將工業(yè)鏡頭各項參數(shù)逐步明確化的過程。作為成像器件,工業(yè)鏡頭通常與光源、相機一起構(gòu)成一個完整的圖像采集系統(tǒng),因此工業(yè)鏡頭的選擇受到整個系統(tǒng)要求的制約。一般地可以按以下幾個方面來進行分析考慮。 1.波長、變焦與否 工業(yè)鏡頭的工作波長和是否需要變焦是比較容易先確定下來的,成像過程中需要改變放大倍率的應用,采用變焦鏡頭,否則采用定焦鏡頭就可以了。 關于工業(yè)鏡頭的工作波長,常見的是可見光波段,也有其他波段的應用。是否需要另外采取濾光措施?單色光還是多色光?能否有效避開雜散光的影響?把這幾個問題考慮清楚,綜合衡量后再確定鏡頭的工作波長。 2.特殊要求優(yōu)先考慮 結(jié)合實際的應用特點,可能會有特殊的要求,應該先予明確下來。例如是否有測量功能,是否需要使用遠心鏡頭,成像的景深是否很大等等。景深往往不被重視,但是它卻是任何成像系統(tǒng)都必須考慮的。 3.工作距離、焦距 工作距離和焦距往往結(jié)合起來考慮。一般地,可以采用這個思路:先明確系統(tǒng)的分辨率,結(jié)合CCD像素尺寸就能知道放大倍率,再結(jié)合空間結(jié)構(gòu)約束就能知道大概的物像距離,進一步估算工業(yè)鏡頭的焦距。所以工業(yè)鏡頭的焦距是和工業(yè)鏡頭的工作距離、系統(tǒng)分辨率(及CCD像素尺寸)相關的。 4.像面大小和像質(zhì) 所選工業(yè)鏡頭的像面大小要與相機感光面大小兼容,遵循“大的兼容小的”原則——相機感光面不能超出鏡頭標示的像面尺寸——否則邊緣視場的像質(zhì)不保。 像質(zhì)的要求主要關注MTF和畸變兩項。在測量應用中,尤其應該重視畸變。 5.光圈和接口 工業(yè)鏡頭的光圈主要影響像面的亮度。但是現(xiàn)在的機器視覺中,最終的圖像亮度是由很多因素共同決定的:光圈、相機增益、積分時間、光源等等。所以為了獲得必要的圖像亮度有比較多的環(huán)節(jié)供調(diào)整。 工業(yè)鏡頭的接口指它與相機的連接接口,它們兩者需匹配,不能直接匹配就需考慮轉(zhuǎn)接。 6.成本和技術(shù)成熟度 如果以上因素考慮完之后有多項方案都能滿足要求,則可以考慮成本和技術(shù)成熟度,進行權(quán)衡擇優(yōu)選取。 例如,要給硬幣檢測成像系統(tǒng)選配工業(yè)鏡頭,約束條件:相機CCD 2/3英寸,像素尺寸4.65μm,C口。工作距離大于200mm,系統(tǒng)分辨率0.05mm。光源采用白色LED光源。 基本分析如下: 與白色LED光源配合使用的,鏡頭應該是可見光波段。沒有變焦要求,選擇定焦鏡頭就可以了。 用于工業(yè)檢測,其中帶有測量功能,所以所選鏡頭的畸變要求小。 工作距離和焦距 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,則選擇的鏡頭要求焦距應該大于17mm。 選擇鏡頭的像面應該不小于CCD尺寸,即至少2/3 英寸。 鏡頭的接口要求是C口,能配合相機使用。光圈暫無要求。 從以上幾方面的分析計算可以初步得出這個鏡頭的“輪廓”:焦距大于17mm,定焦,可見光波段,C口,至少能配合2/3英寸CCD使用,而且成像畸變要小。按照這些要求,可以進一步的挑選,如果多款鏡頭都能符合這些要求,可以擇優(yōu)選用。 |
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