工业镜头 光圈范围 工业相机的主要参数简介

工业相机的主要参数简介

1、像素数：指的是工业相机CCD传感器的最大像素数，对于一定尺寸的CCD芯片，像素数越多则意味着每一像素单元的面积越小，因而由该芯片构成的工业相机的分辨率也就越高；

2、分辨率：是衡量工业相机优劣的一个重要参数，它指的是当工业相机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时，在监视器上能够看到的最多线数。

3、最低照度：也是衡量工业相机优劣的一个重要参数，有时省掉“最低”两个字而直接简称照度。它指的是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使工业相机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值；

4、信噪比：也是工业相机的一个主要参数。其基本定义是信号对于噪声的比值乘以20log。CCD工业相机的信噪比的典型值一般为45---55dB；

5、自动光圈接口：目前在市场上见到的标准CCD工业相机大都带有驱动自动光圈镜头的接口，有些可同时提供两种驱动方式（视频驱动、直流驱动）视频驱动方式是指工业相机将视频信号电动机转动；直流驱动方式则是指工业相机内部增加了镜头光圈电动机的驱动电路，可以直接输出直流控制电压到镜头内的光圈电动机并使其转动。一般视频驱动自动光圈接口使用3个针，即电源正、视频、接地；而直流驱动自动光圈接口使用4个针，即阻尼正、阻尼负、驱动正、驱动负；

6、电子快门：是比照照相机的机械快门功能提出的一个术语，它相当于控制CCD?图像传感器的感光时间；

7、自动增益控制：工业相机输出的视频信号必须达到电视传输规定的标准电平，即0.7VPP,为了能在不同的景物照度条件下都能输出0.7VPP的标准视频信号，必须使放大器的增益能够在较大的范围内进行调节。这种增益调节都是通过检测视频信号的平均电平而自动完成的，实现此功能的电路称为自动增益控制电路，简称AGC电路；

8、背光补偿:也称作逆光补偿或逆光补正,它可以有效补偿工业相机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷；

9、线锁定同步:是一种利用交流电源来锁定工业相机场同步脉冲的一种同步方式。当图出现因交流电源造成的网波干扰时,将此开关拨到线锁定同步(L、L）的位置,就可以消除交流电源的干扰；

10、白平衡与黑平衡:白平衡是彩色工业相机的重要参数,它直接影响重现图像的彩色效果,当工业相机的白平衡设置不当时,重现图像就会出现偏色现象,特别是会使原本不带色彩的景物也着上了颜色。黑平衡也是彩色工业相机的一个重要参数,它是指工业相机在拍摄黑色景物或者盖上镜头盖时,输出的?3?个基本电平应相等，使在监视器屏幕上重现出纯黑白色；

11、水平相位调整:水平相位(HP)也称作行相位,它与彩色副载波具有严格的锁定关系；

12、垂直相位调整:也称作场相位,它与行相位也具有严格的锁定关系,主要是用于保证正确的电视扫描规律。

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工业镜头的主要参数对成像质量的影响

在机器视觉系统应用中，好的镜头就相当于人拥有好的眼睛，其作用是将光学图像聚焦在图像传感器的光敏面阵上。一个高质量的工业镜头，在分辨率、明锐度、景深等方面都有很好的体现，对各种图像的校正也比较好，但其价格也会相应的提高。

在选择工业相机的同时选择合适的镜头，你可能认为自己需要的是高分辨率的相机，但是却没有选择性价比高的镜头去搭配，最后可能在高分辨率相机上浪费钱。一个高性价比镜头，不仅体现在图像效果的层面上，也体现视觉项目的成本预算中。所以，如果我们掌握一些选择镜头的规律和经验，就可以使用同档次的镜头达到更好的效果。

不同类型的工业镜头，成像质量也各不相同；即使类型相同，其成像质量也有着很大的差异，主要是因为镜头材质、加工精度和镜片结构等因素造成的，所以也导致不同档次的镜头价格有着巨大的差异。

行业中一般用光学传递函数OTF （Optical Transfer Function）来综合评价某个镜头成像质量的好与坏，光学传递函数，即光学系统传递的是亮度沿空间分布的信息，当它在传递被拍物图像数据信息时，被传递为各空间频率的正弦波信号，其调制度和位相在成实际像时的变化，均为空间频率的函数。

像差则是影响图像质量的重要因素，常见的像差有： 

球差：由主轴上某一物点向光学系统发出的单色圆锥形光束，经光学折射后，由同一物点散射的光束经过透镜后，不交在同一位置上，以至在主轴上的理想像平面处，形成一个漫射光斑，即此现象称为球差。

慧差：由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出的单色圆锥形光束，经该光学系列折射后，若在理想像平面处不能结成清晰点，而是结成拖着明亮尾巴的慧星形光斑，则此光学系统的成像误差称为慧差。 

像散：由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出的斜射单色圆锥形光束，经该光学系列折射后，不能结成一个清晰像点，而只能结成一弥散光斑，则此光学系统的成像误差称为像散。



场曲： 垂直于主轴的平面物体经光学系统所结成的清晰影像，若不在一垂直 于主轴的像平面内，而在一以主轴为对称的弯曲表面上，即最佳像面为一曲面，则此光学系统的 成像误差称为场曲。

色差：由白色物体向光学系统发出一束白光，经光学系统折射后，各色光不能会聚于一点上，而形成一彩色像斑，称为色差。



畸变：被拍平面内的主轴外直线，经光学系统成像后变为曲线，则此光学系统的成像误差称为畸变。

评价镜头质量时还会从分辨率、明锐度和景深等实用参数判断：

1、 分辨率：又称鉴别率、解像力，指镜头清晰分辨被摄景物纤维细节的能力，制约镜头分辨率的原因是光的衍射现象，即衍射光斑。

2、 明锐度：也称对比度，是指图像中最亮和最暗的部分的对比度。

3、 景深：调焦物平面前后的能形成相对清晰影像的实物纵深距离，也就是能获得相对清晰影像的景物空间深度范围，称为景深。

4、 最大相对孔径与光圈系数：相对孔径，是指该镜头的入射光孔直径（D）与焦距（f）之比，即：相对孔径＝D/ f 。相对孔径的倒数称为光圈系数。

工业镜头质量的好坏，直接影响到图像质量的效果，最终影响到机器视觉系统的整体性能，镜头主要参数对成像质量的影响：

1、焦距大小的影响

焦距越小，景深越大；焦距越小，畸变越大；

焦距越小，渐晕现象越严重，使像差边缘的照度降低。

2、 光圈大小的影响

光圈越大，图像亮度越高；光圈越大，景深越小；

光圈越大，分辨率越高；光圈越大，球差和慧差越严重；

光圈越大，渐晕现象越严重，光场照度越不均匀。

3、图像中心与边缘的影响

图像中心较边缘分辨率高；

图像中心较边缘光场照度高；

像图像中心较边缘畸变小；

4、光波的影响

在相同的相机及镜头参数条件下，视觉光源的光波波长越短，镜头的分辨力越高。所以在精密测量的视觉系统项目中，尽量采用短波长的单色光作为照明光源，对提高系统稳定性和图像精度有很大的作用。

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