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工业镜头基础知识

1、镜头的接口:物镜的接口尺寸是有国际标准的,共有三种接口型式,即F型、C型、CS型。F型接口是通用型接口,一般适用于焦距大于25mm的镜头;而当物镜的焦距约小于25mm时,因物镜的尺寸不大,便采用C型或CS型接口。

2、工业镜头的基本参数:

视场(Field of view, 即FOV,也叫视野范围) :指观测物体的可视范围,也就是充满相机采集芯片的物体部分。(视场范围是选型中必须要了解的

工作距离(Working Distance,WD):指从镜头前部到受检验物体的距离。即清晰成像的表面距离(选型必须要了解的问题,工作距离是否可调?包括是否有安装空间等)

分辨率:图像系统可以测到的受检验物体上的最小可分辨特征尺寸。在多数情况下,视野越小,分辨率越好。

景深 (Depth of viewDOF):物体离最佳焦点较近或较远时,镜头保持所需分辨率的能力。

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感光芯片尺寸:相机感光芯片的有效区域尺寸,一般指水平尺寸。这个参数对于决定合适的镜头缩放比例以获取想要的视场非常重要。镜头主要缩放比例 (PMAG) 由感光芯片的尺寸和视场的比率来定义。虽然基本参数包括感光芯片的尺寸和视场,但PMAG却不属于基本参数。

焦距(f)焦距,是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式,指从透镜的光心到光聚集之焦点的距离。亦是照相机中,从镜片中心到底片或CCD等成像平面的距离。

f={工作距离/视野范围长边(或短边)}X CCD长边(或短)

焦距大小的影响情况:焦距越小,景深越大; 焦距越小,畸变越大; 焦距越小,渐晕现象越严重,使像差边缘的照度降低;

失真(distortion):(衡量镜头性能的指标之一):又称畸变,指被摄物平面内的主轴外直线,经光学系统成像后变为曲线,则此光学系统的成像误差称为畸变。畸变像差只影响影像的几何形状,而不影响影像的清晰度。

光圈与F值:光圈是一个用来控制镜头通光量装置,它通常是在镜头内。表达光圈大小我们是用F值,如f1。4,f2,f2。8 etc
    3、工业镜头各参数间相互影响关系

光圈大小的影响情况:光圈越大,图像亮度越高;景深越小;分辨率越高。

像场中央与边缘:一般像场中心较边缘分辨率高;像场中心较边缘光场照度高。

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光波长度的影响:在相同的工业相机及镜头参数条件下,照明光源的光波波长越短,得到的图像的分辨力越高。所以在需要精密尺寸及位置测量的视觉系统中,尽量采用短波长的单色光作为照明光源,对提高系统精度有很大的作用。

光学放大倍数

用于计算主要缩放比例的公式如下:

PMAG   =  感光芯片尺寸 (mm) / 视场 (mm)

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显示放大倍数

显示放大倍率在显微中应用非常广泛,被测物体的显示放大倍率取决于三个因素:镜头光学倍率、工业相机感光芯片的尺寸(靶面大小)、显示器尺寸。

显示放大倍率=镜头光学倍率×显示器尺寸×25.4/耙面对角线尺寸

工业镜头的主要类别:分类方式

按焦距划分:定焦和变焦 

按光圈划分:固定光圈和可变光圈

按接口划分:C接口、CS接口、F接口等

按倍数划分:定倍镜头、连续变倍镜头

机器视觉行业常用到的很重要的镜头主要包括FA镜头,远心镜头和工业显微镜。

工业镜头的主要类别:常用摄像物镜、近摄物镜、远摄物镜。

工业镜头的主要类别:远心镜头、远心物镜、远距物镜、反远距物镜、畸变物镜。

4、常用镜头

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                            定倍远心镜头                       定焦镜头

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                        Navitar zoom6000连续变倍镜头组件        连续变倍镜头

    5、工业镜头的选择要点

•视野范围、光学放大倍数及期望的工作距离:在选择镜头时,我们会选择比被测物体视野稍大一点的镜头,以有利于运动控制。

•景深要求:对于对景深有要求的项目,尽可能使用小的光圈;在选择放大倍率的镜头时,在项目许可下尽可能选用低倍率镜头。如果项目要求比较苛刻时,倾向选择高景深的尖端镜头。

•芯片大小和相机接口 :例如2/3”镜头支持最大的工业相机耙面为2/3”,它是不能支持1英寸以上的工业相机。

•注意与光源的配合,选配合适的镜头。

•可安装空间:在方案可选择情况下,让客户更改设备尺寸是不现实的。