机器视觉硬件选型——镜头选型
镜头选型
- 1. 基本概念
- 1.1 焦距
- 1.2 光圈
- 1.3 光圈系数
- 1.4 景深
- 1.5 分辨率
- 1.6 放大倍率
- 1.7 接口
- 1.8 尺寸
- 1.9 像差
- 2. MTF曲线
- 3. 选型案例
- 4 其他光学器件
- 4.1 棱镜
- 4.2 偏振镜
- 4.3 滤镜
- 4.4 远心镜头
- 5. PDF下载
1. 基本概念
1.1 焦距
- 镜头主点到焦点的距离
1.2 光圈
- 控制通光量的大小
1.3 光圈系数
1.4 景深
- 在保证物体成像清晰的前提下,物体在空间中被允许移动的最大范围
- 光圈越大,景深越小;光圈越小,景深越大;
- 镜头焦距越长,景深越小;焦距越短,景深越大;
- 物距越长,景深越大;物距越短,景深越小。
1.5 分辨率
在像平面处1毫米内能分辨开的黑白相间的线条对数,单位是“ 线对 / 毫米”,镜头的分辨率要大于等于相机分辨率
镜头分辨率:镜头分辨率与相机的分辨率共同影响着成像的清晰度,根据木桶效应,成像效果取决于硬件中最差的一环。
相对孔径是光圈系数的倒数
1.6 放大倍率
1.7 接口
C接口和CS接口是工业摄像机最常见的国际标准接口,区别在于C型接口的后截距为17.5mm,CS型接口的后截距为12.5mm。
1.8 尺寸
即最大兼容CCD芯片大小。镜头的尺寸大小必须大于或等于CCD芯片大小。
1.9 像差
理想像点与实际像点之差。
2. MTF曲线
镜头的MTF曲线用于评价镜头成像的好坏,Zemax软件可以用来测试镜头成像质量。
- 曲线A所代表的镜头在低频段反差适中,但随着空间频率的提高,它的衰减过程很慢。说明其素质还是不错的。
- 曲线B所代表的镜头在低频表现很好,说明镜头的反差很好。但随着空间频率的提高。它的曲线衰减很快,说明镜头的分辨率不算很好。
- 曲线C所代表的镜头在低频时就很快衰减,综合素质较低。
- MTF曲线越高,镜头光学质量越好。综合反差和分辨率来看,MTF曲线以下包含面积越大越好。
MTF曲线越平直越好,越平直越说明边缘与中间一致性好。边缘严重下降说明边角反差与分辨率较低
3. 选型案例
已知客户观察范围为30mm*30mm,工作距离为100mm,CCD尺寸为1/3’,那么需要多少焦距的镜头
计算方法:
1/3=3.6mm(垂直)
f =(100*3.6)/30已知客户要求的系统分辨率为0.06mm,像元大小为4.7um,工作距离大于100mm,光源采用白色LED灯,那么需要多少焦距的镜头
计算方法:
客户如果没有变焦要求,选择定焦镜头就可以
如果带有测量功能的尽量用畸变小的镜头或者远心镜头
焦距计算成像放大倍率:
M=4.7/(0.061000)
f=LM/(M+1)
注意:镜头的成像面要大于等于CCD尺寸,镜头的接口和相机配合
4 其他光学器件
4.1 棱镜
棱镜常用来转折光路或者将光学系统所成的像偏转90°。根据棱镜的方位不同,成像可为左右一致而上下颠倒与左右不一上下一致。
4.2 偏振镜
也叫偏光镜,简称 PL 镜,是一种滤色镜。偏振镜的出色功用是能有选择地让某个方向振动的光线通过,在彩色和黑白摄影中常用来消除或减弱非金属表面的强反光,从而消除或减轻光斑。
4.3 滤镜
也叫滤光镜,该组件可以用于允许特定波长的光线通过或阻挡指定波长的光线,彩色滤镜可以阻挡工业环境中经常存在的其他非单色光源(如日光、天棚灯灯),但该组件也会限制到达传感器的实际光量。
4.4 远心镜头
光圈又叫孔径光阑
孔径光阑在物空间成的像——物方远心——入瞳中心(常用)
孔径光阑在像空间成的像——像方远心——出瞳中心
远心镜头不需要选焦距。只需要考虑工作距离和放大倍率。
5. PDF下载
https://download.csdn.net/download/weixin_38566632/18434632
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