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机械视觉体系之镜头根底常识[机器视觉]

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发表于 2021-1-7 18:28:32 | 显示全部楼层 |阅读模式
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 工业镜头是图像采集的重要成像部件,是机器视觉系统的眼睛,在整个系统设计中它的重要性不言而喻。一般用户在进行系统设计时往往对镜头的选择重视不够,导致不能得到理想的图像,甚至导致系统开发失败。所以机器视觉镜头选型的正确与否直接影响着整个机器视觉系统。

  
在整个机器视觉方案中,镜头是图像采集的重要组成要素,因此工业镜头选型的正确与否至关重要。主要有以下几点需要先确认:  1、 系统运动或者静止:速度快慢会影响拍照位置的偏移以及导致采集的图片产生畸变;  2、 对光谱响应有特殊要求:比如,对于紫外环境,普通的玻璃镜头会吸收几乎所有紫外光;  3、 对安装空间有限制要求的:工业镜头的大小、长度及其他参数;  4、 是否需要在镜头上加光源:根据现场环境和目标成像效果,选择合适的光源;  5、 机器视觉镜头的工作环境和样品的大小;  6、 是否有其他特殊构件;

  

根据拍摄物体的现场环境和实际需求,考虑是否需要景深比较大的镜头。例如,有些检测或测量中必须将工业相机成一定角度,且要求整个物体成像清晰;被测目标不在同一个平面上,这就需要考虑镜头的景深。焦距越短,景深越大;光圈越小,景深越大;镜头离物体的距离越远,景深越大。小光圈和良好的光线使聚焦更简单,但是小光圈会丧失物体的精细结构,相机芯片像元越大景深越大。  

镜头部分参数:  1.分辨率:相机每次采集图像的像素点数,对于数字工业相机一般是直接与光电传感器的像元数对应的。  2.像素深度:即每像素数据的位数,一般常用的是8Bit,对于数字工业相机一般还会有10Bit、12Bit等。  3.最大帧率/行频:相机采集传输图像的速率,对于面阵相机一般为每秒采集的帧数,对于线阵相机为每秒采集的行数。  4.像元尺寸:像元大小和像元数(分辨率)共同决定了相机靶面的大小。目前工业相机像元尺寸一般为3μm-10μm,一般像元尺寸越小,制造难度越大,图像质量也越不容易提高。  5.曝光方式和快门速度:对于线阵相机都是逐行曝光的方式,可以选择固定行频和外触发同步的采集方式,曝光时间可以与行周期一致,也可以设定一个固定的时间;面阵工业相机有帧曝光、场曝光和滚动行曝光等几种常见方式,工业相机一般都提供外触发采图的功能。快门速度一般可到10微秒,高速工业相机还可以更快。  6.光谱响应特性:是指该像元传感器对不同光波的敏感特性,一般响应范围是350nm-1000nm,一些相机在靶面前加了一个滤镜,滤除红外光线,如果系统需要对红外感光时可去掉该滤镜。
  
镜头的选择:  
1、视野范围、光学放大倍数及工作距离: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。  
2、景深要求:对于有景深要求的项目,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。 
3、芯片大小和相机接口 :选择匹配的相机接口和芯片尺寸规格,比如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。 
4、安装环境:根据需求注意与光源的配合,选择合适的镜头。  






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