一、什么是工業相機
工(gong)業相機(ji)(俗稱:工(gong)業攝(she)像(xiang)機(ji))是機(ji)器(qi)視覺系(xi)統的重要(yao)組成部(bu)分,在機(ji)器(qi)視覺系(xi)統中有著非常(chang)重要(yao)的作(zuo)用。相比傳統相機(ji)(攝(she)像(xiang)機(ji))而言,它具有高(gao)穩定性、高(gao)傳輸能力和(he)高(gao)抗干擾能力等優勢。
二、工業相機鏡頭上的參數含義
1、焦距(FocalLength)
工業相機鏡頭焦距的參數(shu)用mm(毫米(mi))來(lai)劃分的,常規的有6mm,8mm,12mm,16mm,25mm,35mm,50mm,75mm。一(yi)般6mm鏡頭在15m以(yi)內(nei)(nei)(nei),8mm鏡頭在20m以(yi)內(nei)(nei)(nei),視角(jiao)約50度(du),12mm在30-40m以(yi)內(nei)(nei)(nei),約30度(du),16mm在40-60以(yi)內(nei)(nei)(nei)。
較常見普通相(xiang)機(ji)有(you)8mm,15mm,24mm,28mm,35mm,50mm,85mm,105mm,135mm,200mm,400mm,600mm,1200mm等,還有(you)長(chang)達2500mm超長(chang)焦(jiao)(jiao)(jiao)望遠鏡頭。鏡頭根據(ju)其焦(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)(ju)的長(chang)短,也即拍攝時的視(shi)角,可分(fen)為標準鏡頭、廣角鏡頭、和(he)長(chang)焦(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)(ju)鏡頭等。根據(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)(ju)能(neng)否調節分(fen)為定焦(jiao)(jiao)(jiao)鏡頭和(he)變焦(jiao)(jiao)(jiao)鏡頭兩大類(lei)。
2、光圈(Iris)
光(guang)圈用F表(biao)示,以(yi)鏡頭焦距f和通光(guang)孔徑D的比值(zhi)(zhi)來衡量,每個鏡頭上都標有最大F值(zhi)(zhi),例如:8mm/F1.4代(dai)表(biao)最大孔徑D為5.7mm,F值(zhi)(zhi)越(yue)(yue)小,光(guang)圈越(yue)(yue)大,F值(zhi)(zhi)越(yue)(yue)大,光(guang)圈越(yue)(yue)小。最佳(jia)光(guang)圈一般在f/4-f/8。
3、景深(Depth of Field,DOF)
景深(shen)是指在(zai)(zai)被(bei)攝物體(ti)聚焦(jiao)(jiao)清楚后,在(zai)(zai)物體(ti)前后一定距(ju)(ju)離內,其(qi)影像仍然(ran)清晰的(de)范(fan)圍。景深(shen)隨(sui)鏡(jing)頭的(de)光(guang)(guang)圈值、焦(jiao)(jiao)距(ju)(ju)、拍攝距(ju)(ju)離而(er)變化,光(guang)(guang)圈越(yue)(yue)(yue)大,景深(shen)越(yue)(yue)(yue)小(淺),光(guang)(guang)圈越(yue)(yue)(yue)小,景深(shen)越(yue)(yue)(yue)大(深(shen))。焦(jiao)(jiao)距(ju)(ju)越(yue)(yue)(yue)長,景深(shen)越(yue)(yue)(yue)小,焦(jiao)(jiao)距(ju)(ju)越(yue)(yue)(yue)短(duan),景深(shen)越(yue)(yue)(yue)大。距(ju)(ju)離拍攝物體(ti)越(yue)(yue)(yue)近時,景深(shen)越(yue)(yue)(yue)小,拍攝距(ju)(ju)離約遠,景深(shen)越(yue)(yue)(yue)大。
4、接口(Mount)
相機與鏡(jing)頭(tou)的(de)連接(jie)方式(shi),常(chang)用的(de)包括C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75。
其(qi)中,c與cs接口的主要區(qu)別在于鏡頭(tou)與攝(she)像(xiang)機接觸面至(zhi)鏡頭(tou)焦(jiao)平面的距離不同(tong),c型(xing)接口距離為17.5mm,cs型(xing)接口距離為12.5mm。
C型(xing)(xing)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)與(yu)(yu)C型(xing)(xing)攝像機,CS型(xing)(xing)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)與(yu)(yu)CS型(xing)(xing)攝像機可以(yi)配合使用,C型(xing)(xing)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)搭配CS型(xing)(xing)搭配使用增加一個5mm的C/CS轉接環就可以(yi)啦。
5、對應最大CCD尺寸(SensorSize)
鏡頭成像直徑可覆蓋最(zui)大CCD芯片尺(chi)寸(傳(chuan)感(gan)器尺(chi)寸,一英(ying)寸=25.4mm),主(zhu)要有:1/2″(eg:應該(gai)是1/2英(ying)寸,靶面高度應該(gai)是6.4,具體計算有待(dai)查詢(xun))、2/3″、1″和1″以(yi)上。
6、分辨率(Resolution)
分(fen)辨(bian)率(lv)代表鏡頭記錄物體細節(jie)的能力(li),以每毫米(mi)能夠(gou)分(fen)辨(bian)黑白對(dui)線(xian)的數量為計(ji)量單(dan)位,“線(xian)對(dui)/毫米(mi)(lp/mm)”,分(fen)辨(bian)率(lv)越高的成像(xiang)越清(qing)晰(xi)。我們常說的顯示分(fen)辨(bian)率(lv)是(shi)屏(ping)幕圖像(xiang)的精密(mi)度,指圖形所能顯示像(xiang)素有多少(shao)。
7、工作距離(Workingdistance,WD)
鏡頭第一個工作面到被測物體距離(li)。
8、視野范圍(Field of View,FOV)
相機實際拍攝(she)到的(de)區域尺寸(cun)。
9、光學放大倍數(Magnification,b)
CCD/FOV,即芯片尺寸(cun)除以(yi)視野范(fan)圍。
10、數值孔徑(Numerical Aperture,NA)
數(shu)(shu)值孔(kong)徑(jing)等于由(you)物(wu)體與物(wu)鏡間媒質的折射率(lv)n與物(wu)鏡孔(kong)徑(jing)角的一半(ban)(a2)的正(zheng)(zheng)弦值的乘積,計算公式為N.A=n*sina/2。數(shu)(shu)值孔(kong)徑(jing)與其它光學參數(shu)(shu)有著密切的關系(xi),它與分辨(bian)率(lv)成正(zheng)(zheng)比(bi),與放大率(lv)成正(zheng)(zheng)比(bi)。也就是說數(shu)(shu)值孔(kong)徑(jing),直接決定了(le)鏡頭分辨(bian)率(lv),數(shu)(shu)值孔(kong)徑(jing)越大,分辨(bian)率(lv)越高,否則反之(zhi)。
11、后背焦(Flangedistance)
準確來說,后倍焦是相機的一個參數,指相機接口平面到芯片的距離。但在線掃描鏡頭或者大面陣相機的鏡頭選型時,后倍焦是一個非常重要的參數,因為它直接影響鏡頭的配置。不同品牌工業相機,哪(na)怕接口一樣(yang)也可能有不同的后倍焦。
三、工業相機鏡頭如何選型
選擇工(gong)業(ye)相機(ji)鏡頭(tou)時,要注意:
1、C接(jie)口還是(shi)CS接(jie)口,C接(jie)口的接(jie)口距離是(shi)17.5mm,CS接(jie)口的接(jie)口距離是(shi)12.5mm,用(yong)錯了就不能合焦。
2、要(yao)根據感光器件的(de)(de)(de)大小來選(xuan)擇鏡頭(tou),是2/3寸(cun)感光芯片的(de)(de)(de)要(yao)選(xuan)擇對應(ying)成像圈的(de)(de)(de)鏡頭(tou),如(ru)果選(xuan)擇了1/3"或1/2“的(de)(de)(de),會出現很(hen)大的(de)(de)(de)暗(an)角。
3、選擇(ze)(ze)焦距,即選擇(ze)(ze)視野(ye)范圍(wei)比觀測范圍(wei)稍大一(yi)點的鏡頭。
4、景深與光(guang)(guang)環境的(de)配(pei)合(he),光(guang)(guang)線充(chong)足(zu),配(pei)備光(guang)(guang)源照射的(de)地(di)方(fang)可以選(xuan)用(yong)小光(guang)(guang)圈(quan),加大景深,提高(gao)拍攝清晰(xi)度。光(guang)(guang)線不足(zu)的(de)地(di)方(fang)需(xu)要(yao)稍(shao)大一點的(de)光(guang)(guang)圈(quan)或采用(yong)高(gao)感光(guang)(guang)度的(de)感光(guang)(guang)芯片。