视觉检测基础分享篇——360度工业镜头

工业镜头是机器视觉检测系统中不可或缺的一环。随着科技的不断发展，应用也愈发广阔。镜头种类繁多，今天主要给介绍一款可以进行全方位检测的特殊镜头——360度工业镜头。

360°工业镜头特点

1、视角广阔：只需使用单个镜头就可以完成产品的全景拍摄，提升检测效率。

2、成像清晰度更高，能够真实的还原产品图像，提高软件检测精度；

3、检测更稳定，能够进行多面成像物体检测。

360°镜头工作原理

在检测过程中，通过镜头的旋转完成对物体的全面检测，通常采用鱼眼镜头或全景镜头，可以完成对一个球形场景的拍摄。在检测过程中，通过拖动照片中心进行视角的移动，完成对全场景的拍摄。在部分360°镜头中使用的3D镜头，还能完成三维立体的检测。

360°镜头使用场景

360°镜头在工业中的使用非常广泛，被广泛的应用于各种需要进行全方位检测的场景中。如对产品内壁进行检测，筛选出隐藏在产品内部的划伤、脏污等缺陷。

360°镜头分类

根据使用场景和适用领域的不同，360°工业镜头分为两种，分别是：外壁检测镜头和内壁检测镜头。

外壁检测镜头

主要适用于瓶盖、螺丝、电池等小件物体的缺陷外观检测，但是在检测过程中容易产生图像畸变，所以只能进行外观检测，不能进行尺寸测量。

在针对小件物体进行检测过程中，采用一个工业镜头搭配一台相机，从待检物体的上方进行拍摄，将物体环外侧信息通过折反射的原理，在一张图片上成圆冠状成像，简化视觉系统。

内壁检测镜头

主要用于检测具有空腔的物体内壁表面，包括瓶盖、水杯、螺丝等物体，通过使用360°内壁镜头可以从外壁进行检测，避免将镜头至于产品内部可能对待检物体造成的二次伤害。

工业镜头种类繁多，没有通用的打光方案和镜头使用指南，需要根据客户需求进行调整。在出具方案之前，需要先了解不同型号光源的区别和打光效果、使用场景，掌握之后，打光过程才能水到渠成。更多相机、镜头、光源选型技巧，欢迎私信咨询。

机器视觉 工业镜头

一、镜头的结构

1、透镜

镜头内部包括组合复杂的多枚透镜。

2、变焦环

变焦镜头具有改变焦距的变焦环，调节变焦环可改变视角。定焦镜头由于焦距固定，无法进行变焦。

3、光圈叶片

光圈叶片位于镜头内部，用于控制光线透过镜头到达相机感光平面的光量。

4、光圈环

光圈环用来调节光圈孔径大小，以控制进光量。

二、镜头的分类

镜头

分类

镜头

特点

缺点

远心

镜头 ​​​

固定安装高度

固定放大倍数

畸变小，适用于高精度应用场景

尺寸较大，价格稍贵

CCTV镜头

视野、无惧及光圈可调

适用于大视野

畸变较大

微距

镜头

TV失真小

只能在一定范围内聚焦，视野范围有限

线扫描

镜头

​

​编辑​特别针对长线芯片，配有大相机接口，失真小

镜头尺寸较大，比较重

三、镜头的参数

1、焦距

焦距是指从镜头光学中心到相机芯片中心等成像平面的距离。

镜头的聚焦长度决定着拍摄的工作距离、成像大小、视野大小等参数。

常见的镜头焦距有4mm 6mm 8mm 12mm 16mm 25mm 35mm 50mm等等

2、光圈

光圈是一个用来控制光线透过镜头，进入相机感光面光量的装置。

一般情况下，通光孔径越大，在同一单位时间内的进光量便越多，图像越亮。

光圈和景深的关系：光圈越小（光圈F值越大），景深深；光圈打（光圈F值小），景深浅。

3、视角（FOV）

视角FOV是指镜头所能覆盖的范围，（物体超过这个角就不会被收在镜头内），通常以角度来表示，这个角度就叫做镜头的视角FOV。

4、景深

景深是指在聚焦完成后，焦点前后的范围内都能形成清晰的图像，这一前一后的距离范围，叫做景深。

特点：后景深大于前景深 。

5、镜头畸变

光学透镜固有的透视失真的总称。

（1）枕形失真

镜头引起的画面向中间“收缩”的现象。

（2）桶形失真

成像画面呈桶形膨胀的失真现象

（3）线性畸变

6、光学倍率

光学倍率指的是物体与像的比例。

光学倍率 = （芯片尺寸）/ （视野大小）

圆心镜头光学倍率为一个固定值。如1倍远心镜头、2倍远心镜头、0.7倍远心镜头等等。

四、镜头的选择

1、最大兼容CCD尺寸

所有的镜头都只能在一定范围内成像清晰，最大兼容CCD尺寸镜头能支持最大清晰成像的范围。

镜头最大兼容CCD尺寸 ≥ 相机芯片尺寸

2、传感器与镜头的匹配

所有的镜头都有最大兼容的相机芯片尺寸。

选择相机和镜头时，遵循“镜头最大兼容芯片尺寸>=相机芯片尺寸”的元组。

3、光学接口

机器视觉行业内常见的几种接口分别为C口，CS口，F口。

一般情况下C口和CS口用在面阵相机上，F口用在线阵相机上。

4、镜头焦距选择

计算公式：

芯片尺寸/视野大小 ≈ 焦距(mm) / 物距(mm)

比如：已知相机芯片长度为3.6mm，对应视野为45mm，工作距离为200mm。

根据公式克制应该选择的焦距为16mm。

5、远心镜头方法倍率

远心镜头放大倍率一般为定值，因此安装高度也是固定的，因此我们可以根据相机来选择我们需要的镜头，或者根据镜头来选择我们需要的相机。

比如：大小为5mm的产品进行尺寸测量，测量精度要求为0.04mm,选择合适的镜头。

（1）选择相机

预估视野：9mm左右，因为产品5mm，产品放置过程中，会存在一些偏差，因此需要将相机视野放大一些。

精度预留4倍：0.04/4 = 0.01

相机分辨率：0.01/9 = 900，可以选择一个1280*1024的相机 130万像素的相机，查手册得知芯片大小为1/2英寸（6.4*4.8mm）。

（2）选择镜头

视野大小为9mm，芯片尺寸为6.4mm，放大倍率为6.4/9 = 0.71，查手册我们可以选择一个0.7倍左右的远心镜头。​

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