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工業相機鏡頭上的參數含義 工業相機鏡頭如何選型

本文章由注冊用戶 天空之城 上傳提供 2023-06-17 評論 0
摘要:鏡頭是工業相機上很重要的一個部件,其基本功能就是實現光束變換,合適的工業相機鏡頭決定了機器視覺成像質量。那么工業相機鏡頭上的參數有哪些?工業相機鏡頭如何選型?下面就來介紹工業相機鏡頭的相關知識,一起了解下吧。

一、工業相機鏡頭上的參數含義

1、焦距(FocalLength)

焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)就(jiu)是(shi)從鏡(jing)(jing)頭的(de)中(zhong)心(xin)點到膠平(ping)(ping)面(膠片(pian)(pian)或CCD)上所形成(cheng)的(de)清晰影像之間的(de)距(ju)離,注意區分相(xiang)機的(de)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)與單片(pian)(pian)凸透(tou)鏡(jing)(jing)的(de)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)是(shi)兩個概念,因(yin)為相(xiang)機上安裝的(de)鏡(jing)(jing)頭是(shi)多(duo)片(pian)(pian)薄的(de)凸透(tou)鏡(jing)(jing)組成(cheng),單片(pian)(pian)凸透(tou)鏡(jing)(jing)的(de)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)是(shi)平(ping)(ping)行光線匯聚到一(yi)點,這點到凸透(tou)鏡(jing)(jing)中(zhong)心(xin)的(de)距(ju)離。焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)的(de)大(da)(da)小(xiao)(xiao)決(jue)定著視角(jiao)大(da)(da)小(xiao)(xiao),焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)數值小(xiao)(xiao),視角(jiao)大(da)(da),所觀察的(de)范圍(wei)也大(da)(da);焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)數值大(da)(da),視角(jiao)小(xiao)(xiao),觀察范圍(wei)小(xiao)(xiao)。

工業相機鏡(jing)頭焦距的參數用mm(毫米)來劃分的,常規(gui)的有6mm,8mm,12mm,16mm,25mm,35mm,50mm,75mm。一(yi)般(ban)6mm鏡(jing)頭在15m以(yi)內(nei),8mm鏡(jing)頭在20m以(yi)內(nei),視角約50度(du),12mm在30-40m以(yi)內(nei),約30度(du),16mm在40-60以(yi)內(nei)。

較(jiao)常見普通相(xiang)機有(you)8mm,15mm,24mm,28mm,35mm,50mm,85mm,105mm,135mm,200mm,400mm,600mm,1200mm等(deng),還(huan)有(you)長(chang)(chang)達2500mm超(chao)長(chang)(chang)焦望遠鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)。鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)根(gen)據其焦距(ju)的長(chang)(chang)短,也即拍攝時的視角,可分為(wei)標準鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)、廣角鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)、和(he)長(chang)(chang)焦距(ju)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)等(deng)。根(gen)據焦距(ju)能(neng)否(fou)調節分為(wei)定(ding)焦鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)和(he)變焦鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)兩大類。

標(biao)準(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)的(de)視角約(yue)50度左右(you),這是人單眼(yan)在頭(tou)和眼(yan)不(bu)轉(zhuan)動的(de)情況下所能看到的(de)視角,從標(biao)準(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)中觀(guan)察的(de)感覺與我們平時所見的(de)景(jing)物基(ji)本相同。35mm相機的(de)標(biao)準(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)的(de)焦(jiao)距(ju)多(duo)為40mm,50mm或(huo)(huo)55mm。120相機的(de)標(biao)準(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)焦(jiao)距(ju)一般為80mm或(huo)(huo)75mm,相機片幅越(yue)大(da)則(ze)標(biao)準(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)的(de)焦(jiao)距(ju)越(yue)大(da)。而數碼相機由于(yu)其成像介質(CCD或(huo)(huo)CMOS)有大(da)有小,標(biao)準(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)的(de)焦(jiao)距(ju)也不(bu)一致(zhi)。

2、光圈(Iris)

光圈是一(yi)個(ge)用(yong)來(lai)控(kong)制(zhi)光線通過(guo)鏡(jing)(jing)頭(tou),進入機身內(nei)感(gan)光面光量的(de)裝置,它(ta)通常是在鏡(jing)(jing)頭(tou)內(nei),對于已經制(zhi)造好的(de)鏡(jing)(jing)頭(tou),我(wo)們不可(ke)(ke)以(yi)隨意的(de)改(gai)變(bian)鏡(jing)(jing)頭(tou)的(de)鏡(jing)(jing)頭(tou),但(dan)是可(ke)(ke)以(yi)通過(guo)在鏡(jing)(jing)頭(tou)內(nei)部加入多邊形或者圓形,并且面積可(ke)(ke)變(bian)的(de)孔徑光柵來(lai)達到(dao)控(kong)制(zhi)鏡(jing)(jing)頭(tou)通光量,這個(ge)裝置就是光圈。

光(guang)圈(quan)(quan)是(shi)如何控制進光(guang)量的(de)呢(ni)?我們可以把相機的(de)光(guang)圈(quan)(quan),想象成人的(de)瞳(tong)孔。當(dang)光(guang)線強(qiang)烈時,瞳(tong)孔會自(zi)動(dong)變小;當(dang)光(guang)線變弱時,瞳(tong)孔便會自(zi)動(dong)放大(da),保(bao)證周圍的(de)一(yi)切在(zai)視網膜上能正常成像(xiang)。

相機(ji)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)圈也是基于同樣的(de)(de)原理:當光(guang)(guang)(guang)線不足時,我們把光(guang)(guang)(guang)圈調大,自然可以讓(rang)更多(duo)光(guang)(guang)(guang)線進(jin)入相機(ji),反(fan)之亦然。除了(le)調整進(jin)光(guang)(guang)(guang)量之外,光(guang)(guang)(guang)圈還有一個重(zhong)要的(de)(de)作用:調整畫面(mian)的(de)(de)景(jing)深。

光圈(quan)(quan)(quan)用F表(biao)示(shi),以鏡(jing)頭焦距f和通(tong)光孔(kong)徑(jing)D的(de)比值來衡量,每個鏡(jing)頭上都標有最大F值,例如:8mm/F1.4代表(biao)最大孔(kong)徑(jing)D為5.7mm,F值越(yue)小,光圈(quan)(quan)(quan)越(yue)大,F值越(yue)大,光圈(quan)(quan)(quan)越(yue)小。最佳光圈(quan)(quan)(quan)一般在f/4-f/8。

3、景深(Depth of Field,DOF)

景(jing)(jing)(jing)深(shen)(shen)(shen)是指在(zai)被攝(she)物體(ti)聚焦(jiao)清楚后,在(zai)物體(ti)前后一定距(ju)(ju)(ju)離內,其影(ying)像(xiang)仍然清晰的范圍。景(jing)(jing)(jing)深(shen)(shen)(shen)隨鏡頭的光圈(quan)值、焦(jiao)距(ju)(ju)(ju)、拍攝(she)距(ju)(ju)(ju)離而(er)變(bian)化,光圈(quan)越(yue)大,景(jing)(jing)(jing)深(shen)(shen)(shen)越(yue)小(xiao)(淺),光圈(quan)越(yue)小(xiao),景(jing)(jing)(jing)深(shen)(shen)(shen)越(yue)大(深(shen)(shen)(shen))。焦(jiao)距(ju)(ju)(ju)越(yue)長,景(jing)(jing)(jing)深(shen)(shen)(shen)越(yue)小(xiao),焦(jiao)距(ju)(ju)(ju)越(yue)短,景(jing)(jing)(jing)深(shen)(shen)(shen)越(yue)大。距(ju)(ju)(ju)離拍攝(she)物體(ti)越(yue)近(jin)時,景(jing)(jing)(jing)深(shen)(shen)(shen)越(yue)小(xiao),拍攝(she)距(ju)(ju)(ju)離約遠,景(jing)(jing)(jing)深(shen)(shen)(shen)越(yue)大。

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4、接口(Mount)

相機(ji)與鏡頭的(de)連接方式(shi),常用(yong)的(de)包括C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75。

其中,c與cs接口的(de)(de)主要區(qu)別在于鏡頭與攝像機接觸(chu)面至鏡頭焦平面的(de)(de)距(ju)(ju)離不同,c型接口距(ju)(ju)離為(wei)17.5mm,cs型接口距(ju)(ju)離為(wei)12.5mm。

C型(xing)(xing)(xing)鏡頭(tou)與(yu)C型(xing)(xing)(xing)攝像機,CS型(xing)(xing)(xing)鏡頭(tou)與(yu)CS型(xing)(xing)(xing)攝像機可(ke)以(yi)配(pei)合(he)使用(yong),C型(xing)(xing)(xing)鏡頭(tou)搭配(pei)CS型(xing)(xing)(xing)搭配(pei)使用(yong)增加一(yi)個5mm的C/CS轉接(jie)環就(jiu)可(ke)以(yi)啦(la)。

5、對應最大CCD尺寸(SensorSize)

鏡頭成(cheng)像直徑可覆蓋最大CCD芯片(pian)尺寸(傳感器尺寸,一英寸=25.4mm),主要有:1/2″(eg:應(ying)該是(shi)1/2英寸,靶面高度應(ying)該是(shi)6.4,具體計算有待查詢(xun))、2/3″、1″和1″以上。

6、分辨率(Resolution)

分(fen)辨(bian)率代(dai)表鏡頭記錄物體細節的能力,以(yi)每毫米能夠分(fen)辨(bian)黑(hei)白對(dui)線的數量為(wei)計量單位,“線對(dui)/毫米(lp/mm)”,分(fen)辨(bian)率越高的成像(xiang)越清晰。我們常(chang)說的顯示(shi)分(fen)辨(bian)率是屏幕圖像(xiang)的精密度,指(zhi)圖形所能顯示(shi)像(xiang)素有多(duo)少。

7、工作距離(Workingdistance,WD)

鏡頭第(di)一個工(gong)作面到被測物體距離。

8、視野范圍(Field of View,FOV)

相(xiang)機實(shi)際拍攝到(dao)的區域尺寸。

9、光學放大倍數(Magnification,b)

CCD/FOV,即芯片尺(chi)寸除以視(shi)野范(fan)圍。

10、數值孔徑(Numerical Aperture,NA)

數值(zhi)(zhi)(zhi)孔徑(jing)(jing)等于由(you)物(wu)體與(yu)(yu)物(wu)鏡(jing)間媒質的(de)折射率n與(yu)(yu)物(wu)鏡(jing)孔徑(jing)(jing)角(jiao)的(de)一半(a2)的(de)正(zheng)弦(xian)值(zhi)(zhi)(zhi)的(de)乘(cheng)積,計算公式為N.A=n*sina/2。數值(zhi)(zhi)(zhi)孔徑(jing)(jing)與(yu)(yu)其它(ta)光學參數有著密切的(de)關系(xi),它(ta)與(yu)(yu)分(fen)辨(bian)率成(cheng)正(zheng)比,與(yu)(yu)放大率成(cheng)正(zheng)比。也就(jiu)是(shi)說(shuo)數值(zhi)(zhi)(zhi)孔徑(jing)(jing),直接(jie)決定了鏡(jing)頭分(fen)辨(bian)率,數值(zhi)(zhi)(zhi)孔徑(jing)(jing)越大,分(fen)辨(bian)率越高,否則反之(zhi)。

11、后背焦(Flangedistance)

準(zhun)確(que)來說,后(hou)(hou)倍焦(jiao)是相(xiang)(xiang)機(ji)的(de)(de)(de)一個參(can)數,指相(xiang)(xiang)機(ji)接(jie)口平面(mian)到芯片的(de)(de)(de)距(ju)離。但在線(xian)掃描鏡頭(tou)或者大面(mian)陣相(xiang)(xiang)機(ji)的(de)(de)(de)鏡頭(tou)選型時,后(hou)(hou)倍焦(jiao)是一個非常(chang)重要的(de)(de)(de)參(can)數,因為它直(zhi)接(jie)影響鏡頭(tou)的(de)(de)(de)配(pei)置(zhi)。不同廠家的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)機(ji),哪怕接(jie)口一樣(yang)也可能(neng)有不同的(de)(de)(de)后(hou)(hou)倍焦(jiao)。

二、工業相機鏡頭如何選型

選擇工業相機鏡頭時,要注意:

1、C接口(kou)還是(shi)CS接口(kou),C接口(kou)的(de)接口(kou)距離是(shi)17.5mm,CS接口(kou)的(de)接口(kou)距離是(shi)12.5mm,用(yong)錯了就不能合焦。

2、要根據(ju)感光(guang)器(qi)件的(de)大(da)小來(lai)選擇鏡頭,是2/3寸感光(guang)芯片的(de)要選擇對應成像圈的(de)鏡頭,如果選擇了1/3"或1/2“的(de),會(hui)出現很大(da)的(de)暗角。

3、選擇焦距,即選擇視野(ye)范圍(wei)比觀測范圍(wei)稍大一(yi)點的鏡頭。

4、景深(shen)與光(guang)環境的配合(he),光(guang)線充(chong)足(zu),配備(bei)光(guang)源照射的地(di)方可(ke)以選用小光(guang)圈,加大景深(shen),提高(gao)拍攝(she)清晰度(du)。光(guang)線不足(zu)的地(di)方需(xu)要(yao)稍大一點的光(guang)圈或采用高(gao)感光(guang)度(du)的感光(guang)芯片。

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