工业镜头如何分类?和一般镜头有什么区别?
工业镜头在工业领域中应用广泛,是常见的镜头类型之一。根据不同的需求和应用场景,可以选择不同类型的工业镜头。
工业镜头如何分类?
根据不同的分类标准,工业镜头可以分为不同的类型,常见的分类方式如下:
根据透镜结构分类。 根据镜头的透镜结构来分类,工业镜头可以分为单透镜(如凸透镜、凹透镜)、复合透镜(如双凸透镜、双凹透镜)、复合透镜组等。
根据焦距分类。 根据镜头的焦距来分类,工业镜头包括广角镜头、标准镜头、长焦镜头等。
根据应用领域分类。 根据镜头的应用领域来分类,工业镜头可以分为机器视觉镜头、工业测量镜头、医疗影像镜头、显微镜头等。
根据接口类型分类。 根据镜头的接口类型来分类,工业镜头包括C接口、CS接口、F接口、M12接口等类型。
根据光学参数分类。 根据镜头的光学参数来分类,包括焦段、光圈、视场角、畸变、像散、分辨率等。
工业镜头和一般镜头有什么区别?
随着需求的变化和科技的发展进步,工业镜头和一般消费类镜头在一些性能特点上的区别正在逐渐消失,有些工业镜头和一般镜头也能交叉使用。正常情况下说区别,工业镜头和一般镜头主要有以下不同:
1.光学性能上不同
相比一般镜头,工业镜头对于图像质量和准确性有更高的要求。它们通常具备较低的畸变、色差和光照衰减,能够保证图像的准确性和可靠性。而一般镜头可能在一些参数上有一定的妥协,主要追求更好的艺术效果和用户体验。
2.设计目的上不同
工业镜头主要设计用于工业应用中,如在机器视觉、自动化控制、测量和分析等领域应用。它们的设计目的是为了满足高精度、高分辨率和稳定性的要求。而一般镜头主要设计用于摄影、影视等应用,更加注重画面表现和艺术效果。
3.调焦方式上不同
一般镜头通常具备自动对焦的功能,能够自动根据场景和拍摄对象进行对焦调整。工业镜头通常采用手动对焦的方式,用户需要手动调整焦距和焦点,来适应不同的工业应用场景和需求。
4.耐久性和适应性上不同
工业镜头需要经受较为恶劣的工业环境,例如高温、低温、湿度和振动等,因此它们通常需要具备较强的耐久性和适应性。相比而言,一般镜头更多地设计为轻便、便携和易于携带,在正常环境下使用方便。
机器视觉——工业镜头基础知识整理
01.为什么需要镜头?
镜头等同于小孔成像中小孔的作用。不同的是,一方面镜头的透光孔径比小孔大很多倍,能在同等时间内接纳更多的光线,使相机能在很短时间内(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小孔成像效果更为清晰的影像。
Ⅰ.镜头的组成
机器视觉常用定焦镜头,并且都是手动调整光圈,一般不允许自动调整光圈,镜头上有调焦环和调光圈环两个环,为了防止误碰动,工业镜头的两个环都有锁定螺丝。
注意调焦环不是用来调整焦距,而是调整像距,保证清晰图像落在焦平面上
Ⅱ.工业镜头的接口
物镜的接口有三种国际标准:
F接口C接口CS接口F接口是通用型接口,一般适用于焦距大于25mm的镜头,当物镜的焦距小于25mm时,物镜的尺寸不大,一般采用C型或CS型接口
C跟CS的区别:
C与CS型接口的区别在于镜头与相机接触面(基准面)至相机焦平面(摄像机CCD光电感应器所处位置)的距离,即法兰距不同,C型接口法兰距为17,562mm,CS型接口法兰距为12.5mm
C型接口镜头与CS型相机之间增加一个5mm的C/CS转接环可以配合使用,CS型接口与C型接口相机无法配合使用。
Ⅲ.工业镜头的基本参数
视场: Field of View,即FOW,也叫视野范围,指可以观测到的物体的可视范围。
工作距离: Working Distance,指从镜头前部到受检物体表面的距离,在该距离下镜头可以清晰成像。
分辨率: Resolution,指镜头可清晰分辨被拍摄物体细节的能力,在像平面1mm内可以分辨开的黑白相间的线条对数,分辨率的单位是“线对/毫米”(lp/mm)。一般说的百万像素级的镜头,分辨率为100对/mm。
景深: Depth of View,在景物空间中,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,也就是在实际像平面上获得相对清晰影像的景物精简深度范围。
焦距: Focal Length,焦距是从镜头的中心点到焦平面上所形成的清晰影像之间的距离,焦距数值小,视角大,所观察到的范围也大,但距离远的物体成像不是很清晰,焦距数值大,视角小,观察范围小,但距离较远的物体也可以清晰成像,有定焦和变焦两种镜头型号。常见的工业镜头焦距有:5mm、8mm、12mm、25mm、35mm、50mm、75mm等。一般来讲,焦距越小,价格越贵。
光圈: Iris,是一个用来控制光线透过镜头进入机身内感光面光量的装置,在拍摄高速运动物体时候,由于曝光时间短,需要使用大光圈。光圈大小一般用F表示,以镜头焦距f和通光孔径直径D的比值来衡量,当光圈物理孔径不变时,镜头中心与感光器件距离越远,F值越大,光圈越小;反之,F值越小,光圈越大。一般通过调整通光孔径大小来调节光圈,完整的光圈数值系列如下:F1,F1.4,F2,F2.8,F4,F5.6,F8,F11,F16,F22,F32,F44,F64。
光圈F数值每升高一个等级,意味着通光孔径的面积即进光量降低一半。
Ⅳ.最大兼容尺寸
所有镜头都只能在一定的范围内清晰成像,最大兼容CCD尺寸是指镜头能支持的最大清晰成像的范围。在实践选择相机和镜头时,要注意所选择的镜头的最大兼容CCD尺寸要大于或等于相机芯片的尺寸。
CCD芯片尺寸的大小如下图所示:
Ⅴ.畸变镜头
镜头在成像时,图像会产生形变,这种情况叫做镜头的畸变。
镜头畸变是由于镜头的光学结构和成像特性导致的,一般有桶型畸变和枕型畸变两种。视野中局部放大倍数不一致会造成图像扭曲。拍摄的视场越大,所用的镜头的焦距越短,畸变的程度就越明显,可以通过图像标定减弱这种平面畸变。
Ⅵ.镜头的选择
1.根据视野范围、光学放大倍数及期望的工作距离进行选择时,我们会选择比被测物体视野稍大一点的镜头,以有利于运动控制。
2.对于对景深有要求的项目,尽可能使用小的光圈;在选择放大倍率的镜头时,在项目许可下,尽可能选用低倍率镜头。如果项目要求比较苛刻时,倾向选择高景深的尖端镜头。
3.芯片大小和相机接口 :例如2/3”镜头支持最大的工业相机耙面为2/3”,它是不能支持1英寸以上的工业相机。
4.注意与光源的配合,选配合适的镜头 。
02.摄影相关
快门: 快门是相机里控制曝光时间的装置,曝光时间就是快门从打开到关闭的时间。曝光时间长,进光量多,适合光线条件差的情况,曝光时间短,适合光线比较好的情况。
ISO: 感光度,是相机对光线的敏感程度,同样光线条件下,ISO值越高,所需的曝光时间越短。高ISO拍照速度快,但是噪声也随之增大;低ISO拍照画质质量高,但是需要的曝光时间增加,画面容易糊
为了保证画质,在拍摄时应尽量使用低的ISO,通过调整光圈和快门速度(曝光时间)来控制曝光。
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