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机器视觉镜头选用原则

基本参数

镜头的主要参数有焦距、分辨率、工作距离、景深、视野范围、畸变量等。

分辨率:指在像面处镜头在单位毫米内能够分辨的黑白相间的条纹对数,受镜头结构、材质、加工精度等因素的影响。下图的分辨率为1/2d,其中,d为线宽。分辨率的单位为lp/mm(线对/毫米)。镜头和相机的分辨率影响最终成像的质量。

工作距离:一般指镜头前端到被测物体的距离,小于最小工作距离、大于最大工作距离的系统一般不能清晰成像。

景深:以镜头最佳聚焦时的工作距离为中心,前后存在一个范围,在此范围内镜头都可以清晰成像。景深受焦距和光圈的影响:镜头的焦距越短,景深的范围就越大,光圈越小,景深就越大

视野范围:图像采集设备所能够覆盖的范围,即和靶面上的图像所对应的物平面的尺寸。

焦距:镜头焦距与凸透镜的焦距概念略有不同,因为镜头是多个凸透镜组合而成的。焦距是从镜头的中心点到胶平面上所形成的清晰影像之间的距离。根据焦距能否调节,可分为定焦镜头和变焦镜头两大类。

畸变量:因凸透镜的固有特性造成的成像失真,无法完全消除。畸变像差只影响成像的几何形状,而不影响成像的清晰度。

选用原则

机器视觉系统中,镜头的主要作用是将成像目标在图像传感器的光敏面上。镜头的质量直影响到机器视觉系统的整体性能,合理地选择和安装镜头,是机器视觉系统设计的重要环节。

第一步选择合适的镜头接口

常用的镜头接口类型有C口、CS口、F口等,在选用镜头时要首先确定镜头的接口类型。

第二步确定焦距

焦距是相机最主要的参数之一,一般先考虑焦距是否能够满足需求。根据系统的整体尺寸和工作距离,结合靶面尺寸和待测范围的比值可以计算出镜头的焦距。

第三步确定靶面尺寸

镜头的靶面尺寸要大于相机的靶面尺寸,否则进光量可能会导致图像信息的缺损。

第四步根据项目需求,综合考虑分辨率、畸变、景深等参数,根据光照环境确定光圈。

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