工業鏡頭是機器(qì)視覺采(cǎi)集係(xì)統(tǒng)的重要組成部分,遠心鏡頭是鏡頭大家族中相對年輕的成員,並且正以其獨特的性能,成為最善良的明星(xīng)。但是,也因為遠心鏡頭被(bèi)引(yǐn)入時間比較短(duǎn),其很多(duō)特性還未廣泛(fàn)的為人們所熟知,本(běn)文即是(shì)本著向大(dà)家介紹遠心鏡頭基礎知識的原則,從遠心鏡頭的原理,應用範圍,選型方法三個方麵,對其進行綜(zōng)合闡述,揭秘光在遠心係統裏經曆的神(shén)秘的(de)藝術之旅。

第一部分:遠心鏡頭的原(yuán)理說明(míng)

首(shǒu)先,我們從非(fēi)遠心鏡頭的幾個問題說起。第一個問題,一般鏡頭在成像過程中,當工作距離發生變化時,其所成圖像大小會相應的發生變化,造成的結果就是同一個焦距的鏡頭,對應不同的物距,將會有不同的放大倍率,這一現象跟人類視覺係統的近大(dà)遠小視(shì)覺差(chà)類似。這一問題在某些應用(yòng)場合是可以被忽略甚至加以利用(yòng)的,但是(shì)當我們的視覺係統被用來執行精密(mì)測量任務時,這一特性則會成為極大(dà)的(de)阻礙。第二個問題,普通的鏡頭都存在一定範(fàn)圍的景(jǐng)深,當被測物體不(bú)在鏡頭的景深範圍內時,圖像就會變得(dé)模(mó)糊,無法清(qīng)晰聚焦,為此,設計師們在普通鏡頭上設計了調焦環,當工作距離發生變化時,可以通過調節對焦麵來看(kàn)清楚感興趣的區域。問題是,如果被測物體本身的深度超出了一定範圍,鏡頭始終沒辦法(fǎ)同時看清首(shǒu)尾兩端,這個(gè)問題,必(bì)須通過其他的途徑來解決。第三個問題,隨著現在(zài)成像芯(xīn)片分辨率的不(bú)斷提(tí)高,用戶對測量精度的要求也越來越苛刻,普通的(de)鏡頭受製於其光學成像的原理,最好的也隻能做(zuò)到10um左右,視覺檢測領域需要精度更高的成像產品。

123副本(běn)

雙遠心鏡頭即是為了(le)解決(jué)這些問題應運而(ér)生的。雙遠心鏡頭通過在(zài)光學係統的中間位置放置孔徑光闌,使主光線一定通過孔徑中心點,則物體側和成像側的(de)主(zhǔ)光(guāng)線一定平行於光軸進入鏡頭。入射平行(háng)光保證了足夠大(dà)的景(jǐng)深範(fàn)圍,從鏡頭出來的平行光則保(bǎo)證了即是工作距離在(zài)景深範圍內發生大幅度變(biàn)化,成像的高度也就是放大倍率不會發生變化。

第二(èr)部分(fèn):遠心鏡頭使用範圍

什麽情況下應該選(xuǎn)用遠心鏡頭呢?根據筆者多年從事機器視覺產品(pǐn)選(xuǎn)型的經驗,再(zài)次給讀者一些參考,如下情況,建議選(xuǎn)用雙遠(yuǎn)心鏡頭。

1)當被(bèi)檢測物體厚度較大,需要(yào)檢測不止一個平麵時,典型應用如食品(pǐn)盒,飲料瓶等。

2)當被測物體的擺放(fàng)位置不確定,可能跟(gēn)鏡頭成一(yī)定角度時。

遠(yuǎn)心鏡頭(tóu)副本(běn)

3)當被測(cè)物體在被檢測過(guò)程中上下跳動,如生產線上下(xià)震動導致工作距離發生變化時。

4)當被測物體帶(dài)孔徑、或是三維立體物體時。

5)當需要低畸變率、圖像效果亮度幾乎完全一致時(shí)。

6)當需要檢測的缺陷隻在(zài)同一(yī)方(fāng)向平行照明下才能檢測到時。

7)當需要超過檢測精(jīng)度時,如容許誤差為1um。

第三部分:遠心鏡頭的選型方法


遠心鏡頭的選型辦法其實跟普通光學係統中的鏡頭類似,需要(yào)關注的幾個點如下:

兼(jiān)容的CCD靶麵尺(chǐ)寸。這一點跟普通鏡頭的選擇類似,要(yào)求遠心鏡頭兼容的CCD靶麵大於或等於配套的相機靶麵,否則會造成分辨率的浪費。

接(jiē)口類型。目前遠心鏡頭提供的接口類型也跟普通鏡頭(tóu)類似,有C口,F口等,隻要跟相機配套即可使(shǐ)用。

放大(dà)倍率,或成(chéng)像範圍(wéi)。當放大倍率和CCD靶麵確定時,成(chéng)像範圍即確定,反之亦然。

工作距離。一般以上三點選定的情況下,工作距離已經確定在一個範圍之內,這是(shì)其成像(xiàng)光路決定的。需要注意的就是此工作距離是否滿足實際使用要求。當選用遠心係統進行檢測時,我們建議先選定鏡頭,依據其工作距離設計其他機械結構。

景深範圍。在滿足前麵幾個使用條件的前提(tí)下,景深範圍越大,說明遠(yuǎn)心係統的光學特性越好,在選型時可作為參考。

鞍山市亚洲国产综合997光電有限公(gōng)司,專(zhuān)業設(shè)計、加工各類(lèi)及工業鏡頭(tóu)。我們常用(yòng)的工業鏡頭(tóu)有:

CCTV鏡頭(視野可以任意(yì)調節,適(shì)合於大(dà)視野);

遠心鏡頭(被攝物(wù)體精度高,無透視誤差);

微距鏡頭(TV低失真-小型,輕量,耐(nài)振性能好);

線掃描鏡頭(低失真(zhēn),陰影小,抗振好);

變焦(jiāo)鏡(多款定焦鏡頭的焦段範圍(wéi),可隨時變換焦(jiāo)距,無需更換鏡頭);

準直擴束鏡頭(可(kě)將(jiāng)光纖內傳輸光(guāng)轉變成(chéng)準直光(平(píng)行光);

紫外鏡頭、紅外鏡頭和(hé)軍工鏡頭等(děng)。