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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)

焦距(ju)就是從(cong)鏡(jing)頭的(de)(de)(de)(de)中心點到膠平(ping)面(膠片(pian)(pian)或CCD)上(shang)所(suo)形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)清晰影(ying)像之間的(de)(de)(de)(de)距(ju)離,注意(yi)區分(fen)相機的(de)(de)(de)(de)焦距(ju)與(yu)單片(pian)(pian)凸(tu)(tu)透(tou)(tou)鏡(jing)的(de)(de)(de)(de)焦距(ju)是兩個概念,因為相機上(shang)安裝的(de)(de)(de)(de)鏡(jing)頭是多片(pian)(pian)薄的(de)(de)(de)(de)凸(tu)(tu)透(tou)(tou)鏡(jing)組成(cheng),單片(pian)(pian)凸(tu)(tu)透(tou)(tou)鏡(jing)的(de)(de)(de)(de)焦距(ju)是平(ping)行光線匯聚(ju)到一點,這點到凸(tu)(tu)透(tou)(tou)鏡(jing)中心的(de)(de)(de)(de)距(ju)離。焦距(ju)的(de)(de)(de)(de)大(da)小(xiao)決定著視角(jiao)大(da)小(xiao),焦距(ju)數(shu)值(zhi)小(xiao),視角(jiao)大(da),所(suo)觀(guan)察的(de)(de)(de)(de)范圍(wei)也大(da);焦距(ju)數(shu)值(zhi)大(da),視角(jiao)小(xiao),觀(guan)察范圍(wei)小(xiao)。

工業相機鏡頭(tou)焦距的參(can)數用mm(毫米)來劃分(fen)的,常規(gui)的有6mm,8mm,12mm,16mm,25mm,35mm,50mm,75mm。一般(ban)6mm鏡頭(tou)在(zai)(zai)(zai)15m以(yi)內(nei)(nei),8mm鏡頭(tou)在(zai)(zai)(zai)20m以(yi)內(nei)(nei),視角約50度(du),12mm在(zai)(zai)(zai)30-40m以(yi)內(nei)(nei),約30度(du),16mm在(zai)(zai)(zai)40-60以(yi)內(nei)(nei)。

較常見普通相機有8mm,15mm,24mm,28mm,35mm,50mm,85mm,105mm,135mm,200mm,400mm,600mm,1200mm等,還有長(chang)達2500mm超(chao)長(chang)焦(jiao)(jiao)望遠(yuan)鏡(jing)(jing)頭。鏡(jing)(jing)頭根據(ju)其焦(jiao)(jiao)距的長(chang)短,也即拍(pai)攝時的視角(jiao),可分(fen)為標準鏡(jing)(jing)頭、廣角(jiao)鏡(jing)(jing)頭、和長(chang)焦(jiao)(jiao)距鏡(jing)(jing)頭等。根據(ju)焦(jiao)(jiao)距能否調節(jie)分(fen)為定焦(jiao)(jiao)鏡(jing)(jing)頭和變焦(jiao)(jiao)鏡(jing)(jing)頭兩(liang)大類。

標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)頭的(de)(de)視(shi)角約50度左右,這是人單(dan)眼(yan)在頭和眼(yan)不(bu)轉動的(de)(de)情況下所(suo)能看(kan)到的(de)(de)視(shi)角,從標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)頭中觀察的(de)(de)感覺與我們平時所(suo)見的(de)(de)景物基本相(xiang)同。35mm相(xiang)機(ji)的(de)(de)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)頭的(de)(de)焦距(ju)多(duo)為(wei)40mm,50mm或(huo)55mm。120相(xiang)機(ji)的(de)(de)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)頭焦距(ju)一般為(wei)80mm或(huo)75mm,相(xiang)機(ji)片幅越(yue)大則標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)頭的(de)(de)焦距(ju)越(yue)大。而(er)數碼相(xiang)機(ji)由(you)于其(qi)成像介質(CCD或(huo)CMOS)有(you)大有(you)小(xiao),標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)頭的(de)(de)焦距(ju)也不(bu)一致(zhi)。

2、光圈(Iris)

光(guang)(guang)圈是一個(ge)用來(lai)控制(zhi)(zhi)光(guang)(guang)線通(tong)(tong)過(guo)鏡(jing)頭,進入機身內(nei)感(gan)光(guang)(guang)面(mian)光(guang)(guang)量的(de)裝(zhuang)置(zhi),它通(tong)(tong)常是在鏡(jing)頭內(nei),對于已經制(zhi)(zhi)造好的(de)鏡(jing)頭,我(wo)們不可(ke)以(yi)隨(sui)意(yi)的(de)改變(bian)鏡(jing)頭的(de)鏡(jing)頭,但是可(ke)以(yi)通(tong)(tong)過(guo)在鏡(jing)頭內(nei)部加入多邊形或者(zhe)圓形,并(bing)且面(mian)積可(ke)變(bian)的(de)孔徑光(guang)(guang)柵來(lai)達到(dao)控制(zhi)(zhi)鏡(jing)頭通(tong)(tong)光(guang)(guang)量,這個(ge)裝(zhuang)置(zhi)就是光(guang)(guang)圈。

光(guang)圈(quan)是如何控制(zhi)進(jin)光(guang)量的(de)呢?我們可以把相機的(de)光(guang)圈(quan),想象成人(ren)的(de)瞳孔。當光(guang)線強烈時(shi),瞳孔會自動變(bian)小;當光(guang)線變(bian)弱時(shi),瞳孔便會自動放大,保證(zheng)周圍的(de)一(yi)切在視網膜(mo)上能(neng)正常成像。

相(xiang)機的(de)光圈(quan)也是基(ji)于同樣的(de)原理:當光線不(bu)足時,我們(men)把光圈(quan)調大,自然可以讓更多光線進入相(xiang)機,反之亦(yi)然。除(chu)了調整進光量之外(wai),光圈(quan)還有一個(ge)重要的(de)作用:調整畫面的(de)景深。

光圈(quan)用F表示(shi),以鏡(jing)頭焦距f和通光孔徑(jing)D的比值(zhi)(zhi)來衡量,每個鏡(jing)頭上(shang)都標有(you)最(zui)(zui)大(da)F值(zhi)(zhi),例如:8mm/F1.4代表最(zui)(zui)大(da)孔徑(jing)D為5.7mm,F值(zhi)(zhi)越(yue)小,光圈(quan)越(yue)大(da),F值(zhi)(zhi)越(yue)大(da),光圈(quan)越(yue)小。最(zui)(zui)佳光圈(quan)一(yi)般在f/4-f/8。

3、景深(Depth of Field,DOF)

景(jing)(jing)(jing)(jing)深(shen)(shen)是指在(zai)被攝物(wu)體聚(ju)焦清楚后,在(zai)物(wu)體前后一定距(ju)(ju)離(li)(li)內,其(qi)影像仍然清晰的范(fan)圍(wei)。景(jing)(jing)(jing)(jing)深(shen)(shen)隨鏡頭的光(guang)圈(quan)值、焦距(ju)(ju)、拍(pai)攝距(ju)(ju)離(li)(li)而變(bian)化,光(guang)圈(quan)越(yue)(yue)(yue)大,景(jing)(jing)(jing)(jing)深(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)小(xiao)(淺),光(guang)圈(quan)越(yue)(yue)(yue)小(xiao),景(jing)(jing)(jing)(jing)深(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)大(深(shen)(shen))。焦距(ju)(ju)越(yue)(yue)(yue)長,景(jing)(jing)(jing)(jing)深(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)小(xiao),焦距(ju)(ju)越(yue)(yue)(yue)短,景(jing)(jing)(jing)(jing)深(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)大。距(ju)(ju)離(li)(li)拍(pai)攝物(wu)體越(yue)(yue)(yue)近(jin)時,景(jing)(jing)(jing)(jing)深(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)小(xiao),拍(pai)攝距(ju)(ju)離(li)(li)約(yue)遠,景(jing)(jing)(jing)(jing)深(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)大。

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4、接口(Mount)

相機與鏡頭的連接方式,常用的包(bao)括C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75。

其中(zhong),c與cs接(jie)口(kou)的主要區別在于鏡頭與攝像機接(jie)觸(chu)面(mian)(mian)至鏡頭焦平(ping)面(mian)(mian)的距離(li)不同,c型(xing)接(jie)口(kou)距離(li)為17.5mm,cs型(xing)接(jie)口(kou)距離(li)為12.5mm。

C型(xing)鏡(jing)(jing)頭(tou)與C型(xing)攝(she)像機,CS型(xing)鏡(jing)(jing)頭(tou)與CS型(xing)攝(she)像機可(ke)以配合使(shi)(shi)用,C型(xing)鏡(jing)(jing)頭(tou)搭配CS型(xing)搭配使(shi)(shi)用增加一個5mm的(de)C/CS轉接環就可(ke)以啦(la)。

5、對應最大CCD尺寸(SensorSize)

鏡頭成像直徑可(ke)覆蓋(gai)最大CCD芯片尺寸(傳感器尺寸,一英(ying)寸=25.4mm),主要有:1/2″(eg:應該是1/2英(ying)寸,靶(ba)面高度應該是6.4,具體(ti)計算有待查詢(xun))、2/3″、1″和1″以上。

6、分辨率(Resolution)

分辨(bian)(bian)率代表(biao)鏡頭記錄物體細節的(de)能力,以(yi)每(mei)毫(hao)米(mi)能夠分辨(bian)(bian)黑白(bai)對(dui)線的(de)數量為計量單位,“線對(dui)/毫(hao)米(mi)(lp/mm)”,分辨(bian)(bian)率越(yue)(yue)高的(de)成像越(yue)(yue)清(qing)晰(xi)。我們常(chang)說的(de)顯示(shi)(shi)分辨(bian)(bian)率是屏(ping)幕(mu)圖像的(de)精密(mi)度(du),指圖形所能顯示(shi)(shi)像素有多少。

7、工作距離(Workingdistance,WD)

鏡頭第一個(ge)工作(zuo)面到被測物體(ti)距離(li)。

8、視野范圍(Field of View,FOV)

相機實際拍攝(she)到(dao)的(de)區域尺寸。

9、光學放大倍數(Magnification,b)

CCD/FOV,即芯片(pian)尺寸(cun)除以視野范圍(wei)。

10、數值孔徑(Numerical Aperture,NA)

數(shu)(shu)值(zhi)孔徑(jing)(jing)等于由物體與(yu)物鏡(jing)間媒(mei)質的(de)折射率n與(yu)物鏡(jing)孔徑(jing)(jing)角的(de)一半(a2)的(de)正弦值(zhi)的(de)乘積,計算(suan)公(gong)式為N.A=n*sina/2。數(shu)(shu)值(zhi)孔徑(jing)(jing)與(yu)其它光學參數(shu)(shu)有著(zhu)密切的(de)關(guan)系(xi),它與(yu)分辨率成正比,與(yu)放(fang)大率成正比。也(ye)就是說數(shu)(shu)值(zhi)孔徑(jing)(jing),直接(jie)決(jue)定了鏡(jing)頭分辨率,數(shu)(shu)值(zhi)孔徑(jing)(jing)越大,分辨率越高,否則(ze)反之。

11、后背焦(Flangedistance)

準確(que)來說,后(hou)倍焦(jiao)(jiao)是相機(ji)(ji)的(de)(de)一個參數(shu),指相機(ji)(ji)接口(kou)平(ping)面到芯片的(de)(de)距(ju)離。但在線掃描鏡頭或者大面陣相機(ji)(ji)的(de)(de)鏡頭選型時,后(hou)倍焦(jiao)(jiao)是一個非常重要的(de)(de)參數(shu),因為它直接影響鏡頭的(de)(de)配置。不(bu)同(tong)廠家的(de)(de)相機(ji)(ji),哪怕接口(kou)一樣也可能有不(bu)同(tong)的(de)(de)后(hou)倍焦(jiao)(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(jie)口(kou)還(huan)是(shi)CS接(jie)口(kou),C接(jie)口(kou)的(de)接(jie)口(kou)距離(li)是(shi)17.5mm,CS接(jie)口(kou)的(de)接(jie)口(kou)距離(li)是(shi)12.5mm,用錯了就不能合(he)焦。

2、要根(gen)據感光(guang)器(qi)件的(de)大小來(lai)選擇(ze)(ze)鏡頭,是2/3寸感光(guang)芯片的(de)要選擇(ze)(ze)對應成像圈的(de)鏡頭,如果選擇(ze)(ze)了1/3"或1/2“的(de),會出現很大的(de)暗(an)角。

3、選(xuan)擇(ze)焦距,即選(xuan)擇(ze)視野范(fan)圍比(bi)觀測范(fan)圍稍大一點的(de)鏡頭(tou)。

4、景(jing)深與光(guang)(guang)環境(jing)的配(pei)(pei)合,光(guang)(guang)線充足,配(pei)(pei)備光(guang)(guang)源(yuan)照(zhao)射的地方可以選用(yong)小(xiao)光(guang)(guang)圈,加大景(jing)深,提高拍攝清晰度(du)。光(guang)(guang)線不足的地方需要稍大一點的光(guang)(guang)圈或采用(yong)高感(gan)光(guang)(guang)度(du)的感(gan)光(guang)(guang)芯片。

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