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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)就是從鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)頭的(de)(de)(de)中(zhong)心(xin)點(dian)(dian)到(dao)膠平面(mian)(膠片(pian)或CCD)上(shang)所形成(cheng)的(de)(de)(de)清晰影像之間(jian)的(de)(de)(de)距(ju)離(li)(li),注意區分相機的(de)(de)(de)焦距(ju)與(yu)單片(pian)凸(tu)(tu)(tu)(tu)透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)焦距(ju)是兩個概(gai)念,因為相機上(shang)安裝的(de)(de)(de)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)頭是多片(pian)薄(bo)的(de)(de)(de)凸(tu)(tu)(tu)(tu)透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)組成(cheng),單片(pian)凸(tu)(tu)(tu)(tu)透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)焦距(ju)是平行光線匯(hui)聚到(dao)一(yi)點(dian)(dian),這點(dian)(dian)到(dao)凸(tu)(tu)(tu)(tu)透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)中(zhong)心(xin)的(de)(de)(de)距(ju)離(li)(li)。焦距(ju)的(de)(de)(de)大(da)小(xiao)決定著視角(jiao)大(da)小(xiao),焦距(ju)數值小(xiao),視角(jiao)大(da),所觀(guan)察的(de)(de)(de)范圍(wei)也大(da);焦距(ju)數值大(da),視角(jiao)小(xiao),觀(guan)察范圍(wei)小(xiao)。

工業相機鏡頭焦距的參(can)數用(yong)mm(毫米)來劃分的,常規的有6mm,8mm,12mm,16mm,25mm,35mm,50mm,75mm。一般6mm鏡頭在(zai)15m以(yi)內(nei),8mm鏡頭在(zai)20m以(yi)內(nei),視角(jiao)約50度(du),12mm在(zai)30-40m以(yi)內(nei),約30度(du),16mm在(zai)40-60以(yi)內(nei)。

較常見(jian)普通相機有8mm,15mm,24mm,28mm,35mm,50mm,85mm,105mm,135mm,200mm,400mm,600mm,1200mm等(deng)(deng),還有長達2500mm超長焦(jiao)(jiao)望遠鏡(jing)(jing)頭。鏡(jing)(jing)頭根據其焦(jiao)(jiao)距的長短,也即拍(pai)攝時的視角,可分(fen)為(wei)標準鏡(jing)(jing)頭、廣角鏡(jing)(jing)頭、和長焦(jiao)(jiao)距鏡(jing)(jing)頭等(deng)(deng)。根據焦(jiao)(jiao)距能(neng)否(fou)調節分(fen)為(wei)定焦(jiao)(jiao)鏡(jing)(jing)頭和變焦(jiao)(jiao)鏡(jing)(jing)頭兩大類(lei)。

標(biao)(biao)準(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)的視角約(yue)50度左右,這是人(ren)單眼(yan)(yan)在頭(tou)和(he)眼(yan)(yan)不轉動的情況下所能看到的視角,從標(biao)(biao)準(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)中觀察(cha)的感(gan)覺與我們平(ping)時所見的景物基(ji)本(ben)相同。35mm相機(ji)的標(biao)(biao)準(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)的焦(jiao)距多為(wei)(wei)40mm,50mm或55mm。120相機(ji)的標(biao)(biao)準(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)焦(jiao)距一般為(wei)(wei)80mm或75mm,相機(ji)片(pian)幅越(yue)大(da)則標(biao)(biao)準(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)的焦(jiao)距越(yue)大(da)。而數(shu)碼相機(ji)由于其(qi)成像介質(CCD或CMOS)有(you)大(da)有(you)小(xiao),標(biao)(biao)準(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)的焦(jiao)距也不一致。

2、光圈(Iris)

光(guang)(guang)圈是(shi)(shi)一個用來控制光(guang)(guang)線通(tong)過鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou),進入機(ji)身內感光(guang)(guang)面光(guang)(guang)量(liang)的裝(zhuang)置,它通(tong)常是(shi)(shi)在鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)內,對于已經(jing)制造好的鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou),我(wo)們不(bu)可(ke)以隨(sui)意的改變鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)的鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou),但(dan)是(shi)(shi)可(ke)以通(tong)過在鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)內部加入多邊形或者圓(yuan)形,并且(qie)面積(ji)可(ke)變的孔徑光(guang)(guang)柵(zha)來達到控制鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)通(tong)光(guang)(guang)量(liang),這個裝(zhuang)置就是(shi)(shi)光(guang)(guang)圈。

光(guang)(guang)圈是如何控制(zhi)進光(guang)(guang)量的(de)呢?我(wo)們可(ke)以把相機的(de)光(guang)(guang)圈,想(xiang)象成(cheng)人(ren)的(de)瞳(tong)(tong)孔。當(dang)光(guang)(guang)線強烈時,瞳(tong)(tong)孔會(hui)(hui)自動變小;當(dang)光(guang)(guang)線變弱時,瞳(tong)(tong)孔便會(hui)(hui)自動放大,保證周(zhou)圍的(de)一(yi)切在視網膜上能(neng)正常成(cheng)像。

相機(ji)(ji)的(de)光圈也(ye)是基于同樣的(de)原(yuan)理:當光線(xian)不足時,我們把光圈調大,自然可以(yi)讓更多光線(xian)進入相機(ji)(ji),反之亦然。除了(le)調整進光量(liang)之外,光圈還有一個重要的(de)作(zuo)用:調整畫(hua)面的(de)景(jing)深。

光(guang)(guang)圈(quan)用(yong)F表(biao)示,以鏡頭(tou)焦距f和通光(guang)(guang)孔(kong)徑D的比(bi)值(zhi)來衡量,每個鏡頭(tou)上都標有(you)最大F值(zhi),例如:8mm/F1.4代(dai)表(biao)最大孔(kong)徑D為5.7mm,F值(zhi)越(yue)小,光(guang)(guang)圈(quan)越(yue)大,F值(zhi)越(yue)大,光(guang)(guang)圈(quan)越(yue)小。最佳光(guang)(guang)圈(quan)一(yi)般在f/4-f/8。

3、景深(Depth of Field,DOF)

景深(shen)(shen)是指(zhi)在(zai)被攝(she)物(wu)體(ti)聚焦(jiao)(jiao)清楚后,在(zai)物(wu)體(ti)前后一定距離(li)內,其(qi)影像仍然清晰的(de)(de)范圍。景深(shen)(shen)隨鏡(jing)頭的(de)(de)光圈值、焦(jiao)(jiao)距、拍攝(she)距離(li)而變化,光圈越(yue)大,景深(shen)(shen)越(yue)小(淺(qian)),光圈越(yue)小,景深(shen)(shen)越(yue)大(深(shen)(shen))。焦(jiao)(jiao)距越(yue)長,景深(shen)(shen)越(yue)小,焦(jiao)(jiao)距越(yue)短,景深(shen)(shen)越(yue)大。距離(li)拍攝(she)物(wu)體(ti)越(yue)近時,景深(shen)(shen)越(yue)小,拍攝(she)距離(li)約遠,景深(shen)(shen)越(yue)大。

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4、接口(Mount)

相機與鏡頭的(de)連接方式(shi),常用(yong)的(de)包(bao)括(kuo)C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75。

其中,c與(yu)cs接口的主要區別(bie)在(zai)于鏡(jing)頭與(yu)攝像(xiang)機接觸面(mian)至鏡(jing)頭焦平面(mian)的距(ju)離(li)(li)不同,c型(xing)接口距(ju)離(li)(li)為17.5mm,cs型(xing)接口距(ju)離(li)(li)為12.5mm。

C型鏡(jing)頭與C型攝(she)像機(ji)(ji),CS型鏡(jing)頭與CS型攝(she)像機(ji)(ji)可以(yi)(yi)配(pei)合使(shi)用,C型鏡(jing)頭搭配(pei)CS型搭配(pei)使(shi)用增加一個5mm的(de)C/CS轉接環就可以(yi)(yi)啦。

5、對應最大CCD尺寸(SensorSize)

鏡(jing)頭成(cheng)像直徑可覆蓋最(zui)大CCD芯片尺寸(cun)(傳(chuan)感器尺寸(cun),一英(ying)寸(cun)=25.4mm),主要(yao)有(you):1/2″(eg:應(ying)(ying)該(gai)是1/2英(ying)寸(cun),靶面高度應(ying)(ying)該(gai)是6.4,具體計算(suan)有(you)待查詢)、2/3″、1″和(he)1″以上。

6、分辨率(Resolution)

分(fen)辨(bian)率代表(biao)鏡(jing)頭記錄物(wu)體細節的能(neng)力,以(yi)每毫(hao)米能(neng)夠分(fen)辨(bian)黑白對線的數量為(wei)計量單位(wei),“線對/毫(hao)米(lp/mm)”,分(fen)辨(bian)率越高(gao)的成(cheng)像(xiang)(xiang)越清晰。我們常說的顯示分(fen)辨(bian)率是屏(ping)幕圖像(xiang)(xiang)的精密度,指圖形所能(neng)顯示像(xiang)(xiang)素有多少。

7、工作距離(Workingdistance,WD)

鏡頭第(di)一個工作(zuo)面到被測物體距(ju)離。

8、視野范圍(Field of View,FOV)

相(xiang)機(ji)實(shi)際拍攝(she)到(dao)的區(qu)域尺寸(cun)。

9、光學放大倍數(Magnification,b)

CCD/FOV,即芯片尺寸除以視野范圍(wei)。

10、數值孔徑(Numerical Aperture,NA)

數(shu)(shu)(shu)值(zhi)孔(kong)徑等于(yu)由物體與物鏡間媒質的(de)(de)折射率n與物鏡孔(kong)徑角(jiao)的(de)(de)一(yi)半(a2)的(de)(de)正弦值(zhi)的(de)(de)乘(cheng)積,計算公(gong)式為N.A=n*sina/2。數(shu)(shu)(shu)值(zhi)孔(kong)徑與其它光(guang)學參數(shu)(shu)(shu)有著密切的(de)(de)關系,它與分(fen)辨(bian)率成正比(bi),與放大率成正比(bi)。也(ye)就是說數(shu)(shu)(shu)值(zhi)孔(kong)徑,直接決定了鏡頭分(fen)辨(bian)率,數(shu)(shu)(shu)值(zhi)孔(kong)徑越大,分(fen)辨(bian)率越高,否則反(fan)之。

11、后背焦(Flangedistance)

準確來說(shuo),后(hou)(hou)倍(bei)焦(jiao)是相機的(de)一個參(can)數,指相機接口平面到芯片的(de)距離。但在線掃描鏡頭或者(zhe)大面陣相機的(de)鏡頭選(xuan)型(xing)時,后(hou)(hou)倍(bei)焦(jiao)是一個非(fei)常(chang)重要(yao)的(de)參(can)數,因為它直接影響鏡頭的(de)配置。不同(tong)廠(chang)家的(de)相機,哪怕接口一樣也可能有不同(tong)的(de)后(hou)(hou)倍(bei)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(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,用錯(cuo)了(le)就不(bu)能(neng)合焦。

2、要根據感光(guang)器件的(de)大小來選擇(ze)(ze)鏡頭,是2/3寸感光(guang)芯(xin)片的(de)要選擇(ze)(ze)對(dui)應成像圈的(de)鏡頭,如果選擇(ze)(ze)了(le)1/3"或(huo)1/2“的(de),會出(chu)現很大的(de)暗角。

3、選擇焦(jiao)距,即選擇視野范(fan)圍比觀測范(fan)圍稍大一點的鏡(jing)頭。

4、景深與(yu)光(guang)(guang)環境的(de)配(pei)合,光(guang)(guang)線(xian)充足(zu),配(pei)備光(guang)(guang)源(yuan)照射的(de)地方(fang)可(ke)以選用(yong)小光(guang)(guang)圈(quan)(quan),加大景深,提高拍攝清晰度(du)。光(guang)(guang)線(xian)不足(zu)的(de)地方(fang)需(xu)要稍大一點(dian)的(de)光(guang)(guang)圈(quan)(quan)或采用(yong)高感光(guang)(guang)度(du)的(de)感光(guang)(guang)芯片。

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