一、什么是工業相機
工(gong)(gong)業(ye)相(xiang)機(ji)(ji)(俗稱:工(gong)(gong)業(ye)攝像機(ji)(ji))是機(ji)(ji)器視覺系統的重(zhong)要組成(cheng)部分(fen),在(zai)機(ji)(ji)器視覺系統中有著非(fei)常(chang)重(zhong)要的作用(yong)。相(xiang)比(bi)傳統相(xiang)機(ji)(ji)(攝像機(ji)(ji))而言,它(ta)具有高穩(wen)定(ding)性、高傳輸能(neng)力(li)和高抗干擾能(neng)力(li)等(deng)優(you)勢。
二、工業相機鏡頭上的參數含義
1、焦距(FocalLength)
工業相(xiang)機鏡頭焦距(ju)的(de)(de)參數用mm(毫米)來(lai)劃分(fen)的(de)(de),常(chang)規的(de)(de)有6mm,8mm,12mm,16mm,25mm,35mm,50mm,75mm。一般6mm鏡頭在15m以(yi)內(nei)(nei),8mm鏡頭在20m以(yi)內(nei)(nei),視(shi)角約(yue)50度,12mm在30-40m以(yi)內(nei)(nei),約(yue)30度,16mm在40-60以(yi)內(nei)(nei)。
較常見普(pu)通(tong)相機有(you)8mm,15mm,24mm,28mm,35mm,50mm,85mm,105mm,135mm,200mm,400mm,600mm,1200mm等,還有(you)長(chang)達2500mm超(chao)長(chang)焦(jiao)(jiao)望遠鏡(jing)頭(tou)。鏡(jing)頭(tou)根據其焦(jiao)(jiao)距的(de)長(chang)短,也即拍攝時的(de)視角,可分(fen)(fen)為標準(zhun)鏡(jing)頭(tou)、廣角鏡(jing)頭(tou)、和(he)長(chang)焦(jiao)(jiao)距鏡(jing)頭(tou)等。根據焦(jiao)(jiao)距能否調節分(fen)(fen)為定焦(jiao)(jiao)鏡(jing)頭(tou)和(he)變焦(jiao)(jiao)鏡(jing)頭(tou)兩大(da)類(lei)。
2、光圈(Iris)
光圈用F表(biao)示,以(yi)鏡頭(tou)焦距f和通光孔徑D的比值來(lai)衡量,每個鏡頭(tou)上(shang)都(dou)標有最(zui)大(da)(da)F值,例如:8mm/F1.4代表(biao)最(zui)大(da)(da)孔徑D為5.7mm,F值越(yue)小,光圈越(yue)大(da)(da),F值越(yue)大(da)(da),光圈越(yue)小。最(zui)佳光圈一般在f/4-f/8。
3、景深(Depth of Field,DOF)
景(jing)(jing)深(shen)(shen)(shen)(shen)是指在被攝物體(ti)聚焦清(qing)楚(chu)后(hou),在物體(ti)前后(hou)一定距(ju)(ju)離(li)內,其影像仍(reng)然清(qing)晰(xi)的(de)范圍。景(jing)(jing)深(shen)(shen)(shen)(shen)隨鏡頭(tou)的(de)光(guang)圈(quan)值、焦距(ju)(ju)、拍攝距(ju)(ju)離(li)而變化,光(guang)圈(quan)越(yue)大(da)(da),景(jing)(jing)深(shen)(shen)(shen)(shen)越(yue)小(xiao)(淺),光(guang)圈(quan)越(yue)小(xiao),景(jing)(jing)深(shen)(shen)(shen)(shen)越(yue)大(da)(da)(深(shen)(shen)(shen)(shen))。焦距(ju)(ju)越(yue)長,景(jing)(jing)深(shen)(shen)(shen)(shen)越(yue)小(xiao),焦距(ju)(ju)越(yue)短,景(jing)(jing)深(shen)(shen)(shen)(shen)越(yue)大(da)(da)。距(ju)(ju)離(li)拍攝物體(ti)越(yue)近時,景(jing)(jing)深(shen)(shen)(shen)(shen)越(yue)小(xiao),拍攝距(ju)(ju)離(li)約遠(yuan),景(jing)(jing)深(shen)(shen)(shen)(shen)越(yue)大(da)(da)。
4、接口(Mount)
相(xiang)機與(yu)鏡頭的連(lian)接方式,常用的包括C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75。
其中,c與(yu)cs接(jie)(jie)(jie)口的(de)主要區別在于(yu)鏡(jing)頭與(yu)攝像(xiang)機接(jie)(jie)(jie)觸(chu)面至鏡(jing)頭焦平面的(de)距(ju)離(li)不同,c型(xing)接(jie)(jie)(jie)口距(ju)離(li)為17.5mm,cs型(xing)接(jie)(jie)(jie)口距(ju)離(li)為12.5mm。
C型鏡頭(tou)與(yu)C型攝像機,CS型鏡頭(tou)與(yu)CS型攝像機可以配(pei)合使(shi)用(yong),C型鏡頭(tou)搭配(pei)CS型搭配(pei)使(shi)用(yong)增加一(yi)個5mm的C/CS轉接(jie)環(huan)就可以啦。
5、對應最大CCD尺寸(SensorSize)
鏡頭成像直徑可覆蓋最大CCD芯片尺寸(cun)(傳感器(qi)尺寸(cun),一英(ying)寸(cun)=25.4mm),主(zhu)要有(you):1/2″(eg:應該是(shi)1/2英(ying)寸(cun),靶面高(gao)度(du)應該是(shi)6.4,具體計算有(you)待查詢)、2/3″、1″和(he)1″以上。
6、分辨率(Resolution)
分辨(bian)(bian)率代(dai)表鏡頭記錄(lu)物體細節的(de)能(neng)力,以每毫(hao)米能(neng)夠(gou)分辨(bian)(bian)黑白對線的(de)數量為計(ji)量單位(wei),“線對/毫(hao)米(lp/mm)”,分辨(bian)(bian)率越高的(de)成像(xiang)越清晰。我們常說(shuo)的(de)顯(xian)示分辨(bian)(bian)率是屏幕圖像(xiang)的(de)精密度,指(zhi)圖形所能(neng)顯(xian)示像(xiang)素有(you)多(duo)少。
7、工作距離(Workingdistance,WD)
鏡頭第一個工作面到被(bei)測(ce)物體距(ju)離。
8、視野范圍(Field of View,FOV)
相(xiang)機(ji)實際(ji)拍攝到(dao)的區域尺(chi)寸。
9、光學放大倍數(Magnification,b)
CCD/FOV,即(ji)芯片尺寸除以視野范圍(wei)。
10、數值孔徑(Numerical Aperture,NA)
數(shu)(shu)值孔(kong)徑(jing)(jing)等于(yu)由物(wu)體與物(wu)鏡間媒質(zhi)的(de)(de)(de)折射(she)率n與物(wu)鏡孔(kong)徑(jing)(jing)角的(de)(de)(de)一半(a2)的(de)(de)(de)正弦值的(de)(de)(de)乘(cheng)積,計算公式為N.A=n*sina/2。數(shu)(shu)值孔(kong)徑(jing)(jing)與其它光學參(can)數(shu)(shu)有著(zhu)密(mi)切的(de)(de)(de)關系,它與分(fen)辨(bian)(bian)率成正比(bi),與放大率成正比(bi)。也(ye)就是(shi)說數(shu)(shu)值孔(kong)徑(jing)(jing),直接決(jue)定了鏡頭(tou)分(fen)辨(bian)(bian)率,數(shu)(shu)值孔(kong)徑(jing)(jing)越大,分(fen)辨(bian)(bian)率越高,否則反之。
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,哪怕接口一樣也可(ke)能有不同的(de)后倍焦。
三、工業相機鏡頭如何選型
選擇工業相機鏡頭時,要注意:
1、C接(jie)口(kou)還是(shi)CS接(jie)口(kou),C接(jie)口(kou)的(de)接(jie)口(kou)距離是(shi)17.5mm,CS接(jie)口(kou)的(de)接(jie)口(kou)距離是(shi)12.5mm,用錯了就不能合(he)焦。
2、要根據感光器件的大小來(lai)選(xuan)擇鏡(jing)頭,是2/3寸(cun)感光芯(xin)片的要選(xuan)擇對應成像(xiang)圈的鏡(jing)頭,如(ru)果選(xuan)擇了1/3"或(huo)1/2“的,會出現很大的暗角。
3、選擇焦距(ju),即選擇視野范(fan)圍比觀(guan)測范(fan)圍稍大(da)一點的鏡頭(tou)。
4、景深(shen)與光(guang)(guang)環境的配合,光(guang)(guang)線充足,配備光(guang)(guang)源照(zhao)射(she)的地(di)(di)方(fang)可以選用小光(guang)(guang)圈,加(jia)大景深(shen),提高拍攝(she)清晰度(du)。光(guang)(guang)線不(bu)足的地(di)(di)方(fang)需要稍大一點的光(guang)(guang)圈或(huo)采用高感(gan)光(guang)(guang)度(du)的感(gan)光(guang)(guang)芯(xin)片。