科普篇 工业检测镜头介绍

镜头作为工业相机的眼睛，是机器视觉系统中的一个关键组件,将目标物体的图像聚焦在相机的光敏器件上。系统所处理的所有图像信息均需要通过镜头得到，镜头的质量和选型直接影响到视觉系统的整体性能。

工业镜头成像原理

镜头等同于针孔成像中针孔的作用，不同之处在于，一方面镜头的透光孔径比针孔大很多倍，能在同等时间内接纳更多的光线，使相机能在毫秒到秒级获得适当的曝光；另一方面，镜头能够聚集光束，可以在相机胶片上产生比针孔成像效果更为清晰的影像。

工业镜头构成

工业镜头主要参数

1、焦距

指从镜头的中心点到胶平面上所形成的清晰影像之间的距离。镜头焦距的大小决定视场角的大小、拍摄距离、成像范围和景深，常用焦距有8、12、16、25、35、50等。

2、光圈

一个用来控制光线透过镜头，进入相机感光面光量的装置，可以通过加入多边形或圆形，且面积可变的孔径光栅来控制镜头的通光量。

3、分辨率

指镜头可清晰分辨被拍摄物体细节的能力,在像平面以每毫米里面能够分辨黑白对线的数量为计量单位，分辨率越高的镜头成像越清晰。

4、放大倍数

指图像大小与物体大小之比，CCD/FOV,即芯片尺寸除以视野范围。

5、最小工作距离

镜头能够对焦清晰的最小工作距离。

6、景深

在被摄物体聚焦清晰后，位于调焦平面前后一定距离内还能够清晰成像的纵深距离称为景深。景深随镜头的光圈值、焦距、拍摄距离而变化，与光圈、焦距成反比，与距离拍摄体成正比。

7、视野范围

相机实际拍到区域的尺寸。

8、数值孔径

数值孔径与与分辨率和放大率成正比，数值孔径越大,分辨率越高。

9、后背焦

指相机接口平面到芯片的距离。在线扫描镜头或者大面阵相机的镜头选型时,后倍焦是一个非常重要的参数,直接影响镜头的配置。

10、接口

镜头与相机的连接方式。常用的包括C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75等。

11、畸变

畸变是镜头在成像时，特别是用短焦镜头拍摄大视场，图像产生的形变。拍摄场景越大，所用镜头焦距越短，畸变程度越明显。

工业镜头分类

1、以焦距分

短焦距镜头：入射角较款，视景宽阔。

中焦距镜头：标准镜头，50mm。

长焦距镜头：入射角较窄，适于远距离监视电动变焦距镜头：通过遥控装置进行光对焦，光圈开度改变焦距。

2、以放大倍率是否固定分

远心镜头：在一定物距范围内得到的图像放大倍率不会变化。

非远心镜头：普通FA镜头。

3、以视场分

标准镜头：视角30度左右，焦距长度接近相机画幅对角长度的镜头。

广角与超广角镜头：视角55度以上，标准镜头<焦距<视角。

变焦镜头：成像清晰的前提下，通过镜头焦距的变化改变视场大小。

鱼眼镜头、反射式镜头、微距镜头、针孔镜头等。

4、以远心类型分

双远心工业镜头、像方远心镜头和物方远心镜头。

5、以接口分

常用包括接口C、CS、F 、V、T2、徕卡、M42、M50等。

工业镜头选型参考

1、 镜头可支持的最大CCD尺寸 应大于等于选配相机CCD芯片尺寸。

2、焦距 的选择，通过相机CCD尺寸、工作距离和视野,计算出所需镜头焦距，并选择视野范围比观测范围稍大的镜头。

3、 镜头光圈 的选择，光圈大小决定图像的亮度,在拍摄高速运动物体、曝光时间很短的应用中,应该选用大光圈镜头,以提高图像亮度。

4、远心镜头 的选择，远心镜头可以在一定的物距范围内,使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化。

5、 确定C接口/CS接口 ，C接口距离17.5mm，CS接口12.5mm，避免无法合焦。

6、 根据感光器件 大小选择镜头，如2/3寸感光芯片要选择对应成像的镜头，否则容易出现暗角。

7、景深与光环境配合 ，光线充足，配备光源照射的可以选用小光圈，加大景深，提高拍摄清晰度，光线不足的选择大光圈或采用高感光度的感光芯片。

视觉工业检测系统已经在工业生产中必不可少，其中工业相机镜头对于捕捉产品的瑕疵缺陷是很重要的环节也是非常重要的元器件，系统若想完全发挥其功能,镜头必须要能够满足要求才行。

“芯算一体”能够深度理解客户需求，结合多年行业经验，从多方面综合考虑选择合适的相机镜头，使整个系统能够完美高效的运行。

【视觉知识】浅谈线扫相机的照明技术

浅谈线扫相机的照明技术

线扫相机是什么？线扫相机被定义为获取图像一维(1D)信息的相机。从根本上说，线扫相机不同于面阵相机，因为它有一个由传感器组成的线性阵列，而不是二维(2D)矩阵。通过系统的一维摄像机获得二维图像，图像在目标运动时逐行建立。

线扫相机的三种照明方式

明场照明是使用线扫描相机进行表面检查的标准方法，摄像机和照明设备的布置方式应使摄像机处于照明设备的反射角（入射角=反射角）。以这种方式，尽可能多的入射光被检测到。这在反射材料的情况下特别有效。以这种方式，明亮的区域显示为明亮，黑暗的区域为黑暗。如果表面结构的角度不适合对齐而是倾斜，则它们在相机图像中也会显得很暗。表面的刮痕或倾斜的相位等在图像中具有较深的灰色阴影。

线扫描相机也可以用于实现暗场效果。为此，照明不会以反射角度对准组件，而是明显更平整。直接反射的光不会入射到相机上，因此像场显得很暗，因此相机只能检测到微弱的杂散光。该技术需要大量的光。刮痕，缝隙，高程或浮雕由于其表面不平整而在散射光时显得明亮。检测光滑材料表面缺陷的理想方法。

在这种照明情况下，相机和照明彼此正好相对，测试对象就在它们之间，以这种方式可以看到不透明材料的轮廓，可以检测到边缘碎裂并可以测量组件。透明物体（例如玻璃和金属箔等）的这种方法可用于使材料中的气泡或裂纹或边缘碎屑可见。

稳定实现线扫相机照明的条件

由于线扫相机在同一时间内只能够捕捉宽度为1pixel的一行像素，所以针对物体的照明需要一条明亮的光线来进行打光处理。

由于线扫相机所拍摄的物体大部分是高速运动的，例如纸张、箔、薄膜，都是处于高速运转状态，所以相机的曝光时间通常需要调至非常低的状态，例如Alkeria线扫相机N4K-7的曝光值能低到1.3μs，那么就需要足够亮的光源来进行打光成像。

法国Phlox的Bar light线性光源能够达到1,000,000cd/m²的发光强度，通常我们所使用的日光灯的发光强度在12,000cd/m²，太阳的发光强度在1，500，000，000cd/m²。所以使用Bar light就能够达到一个很高的亮度来针对高速运动物体进行照明。

线扫相机的照明不只需要高亮度照明，照明的均匀度也是重要的考虑因素。不均匀的照明会导致线扫相机在拍摄图像时产生明暗交错的效果，对于需要进行二值化处理和边缘处理的图像会产生无法避免的误差，数据处理时间也将大大增加。

虽然Alkeria的线扫相机可以进行平场校正来软件补正明暗误差，但是如果能从根源解决产生明暗交错的现象显然是更优的选择。法国Phlox的Bar light光源能够在产生高亮度的同时，拥有90%以上的照度均匀度，使用该款线性光源就能够很好的解决光源的均匀性问题。

【来源：光虎视觉内部培训资料】

相关问答

[回答]扫描枪,以条码扫描器为例,主要由发射装置、接收装置、光电转换装置、译码电路和计算机接口五部分组成。首先,由发射装置即光源发射光线至条形码,光...

[回答]我们公司买的就是巨影工业扫描仪,操作简单,在细节和色彩捕捉上也没有让我们失望,感觉还不错。工业扫描仪不是一般的物件,消费者购买的时候一定要谨...

1、一般是条码打印头周围有赃物,比如粘了碳带或者标签纸碳带不干净,这时候把条码打印机电源关闭,用棉花蘸工业酒精清洗一下条码打印机的打印头和胶辊。然后试...

工业固扫可以在服装行业中应用于面料的处理和打磨,以改善面料的质感和外观。通过工业固扫技术,可以有效去除面料表面的杂质和毛刺,让面料更加光滑,从而改善服...

要设置工业手机自动扫描功能,首先进入手机设置界面,找到扫描设置选项,选择自动扫描模式并设置扫描间隔时间,确保扫描频率符合需求。然后调整扫描角度和距离,...

钢印,是用钢板刻制的上下阴阳两块印模组成的印鉴(现在大多用黄铜制作),通常盖在专用的文书或照片上,无颜色,只有凸起的文字、数字和图记。工具/原料打印...钢...

睿法激光器的扫描速度取决于具体型号和用途。一般来说,它的扫描速度可以达到每秒几百万次甚至更高。这种高速扫描能力使得睿法激光器在各种应用中都能够快速而...

dzo是中国的牌子。东正光学深圳市东正光学技术有限公司(DZO东正光学)成立于2013年,总部设在中国深圳,公司专业从事工业镜头的研发和生产。在深圳会展中心...

工业化扫描仪是指在工业生产中给对产品好坏分析仪器。工业化扫描仪是指在工业生产中给对产品好坏分析仪器。

可以的,扫描仪原理就是,投影和照相功能可以的,扫描仪原理就是,投影和照相功能