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機器視覺的概念(四)——工業鏡頭的選型

摘要:工業鏡頭的選型:鏡頭的選擇過程,是將鏡頭各項參數逐步明確化的過程。作為成像器件,鏡頭通常與光源、相機一起構成一個完整的圖像采集系統,因此鏡頭的選擇受到整個系統要求的制約。一般地可以按以下幾個方面來進行...

工業鏡頭的選型:

     鏡頭的選擇過程,是將鏡頭各項參數逐步明確化的過程。作為成像器件,鏡頭通常與光源、相機一起構成一個完整的圖像采集系統,因此鏡頭的選擇受到整個系統要求的制約。一般地可以按以下幾個方面來進行分析考慮。

 

一、波長、變焦與否

     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。

二、特殊要求優先考慮

     結合實際的應用特點,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都必須考慮的。 

三、工作距離、焦距

     工作距離和焦距往往結合起來考慮。一般地,可以采用這個思路:先明確系統的分辨率,結合CCD像素尺寸就能知道放大倍率,再結合空間結構約束就能知道大概的物像距離,進一步估算鏡頭的焦距。所以鏡頭的焦距是和鏡頭的工作距離、系統分辨率(及CCD像素尺寸)相關的。

四、像面大小和像質

     所選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不保。

     像質的要求主要關注MTF和畸變兩項。在測量應用中,尤其應該重視畸變。

五、光圈和接口

     鏡頭的光圈主要影響像面的亮度。但是現在的機器視覺中,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節供調整。

     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接。

六、鏡頭的其它類別:

     線陣鏡頭:配合線陣相機使用的鏡頭。采用掃描式的工作方式,需要鏡頭與目標相對運動,每次曝光成像一條線,多次曝光組成一幅圖像。線陣掃描成像的特點:CCD線陣方向的圖像分辨率固定,而在目標的運動方向上,空間采樣頻率與運動的相對速度有關。

從成像的角度講,線陣鏡頭和其它類型的鏡頭并沒有本質的差異。只是對鏡頭的使用方式不同而已。

     顯微鏡頭:為了看清目標的細節特征,顯微鏡頭一般使用在高分辨率的場合。它們基本的特點是工作距離短,放大倍率高,視場小。

     遠心鏡頭:物方主光線平行于光軸主光線的會聚中心位于物方無限遠,稱之為物方遠心光路。作用:可以消除物方由于調焦不準確帶來的測量誤差。


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