工业相机可调镜头机器视觉系统中的工业镜头|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

机器视觉系统中的工业镜头

工业相机的镜头，是机器视觉系统中的重要组件，它的质量将直接影响机器视觉系统的整体性能。

镜头的作用是将目标成像在图像传感器的光敏面上。

一、镜头的参数

镜头的主要参数有视场角、光圈、焦距、景深、工作距离（物距）、工作视野等。

在设计机器视觉系统时，要选择参数与用户需求相匹配的镜头。

1、视场角（FOV）

视场角是以镜头中心为顶点，以被测物可通过镜头的最大范围的两条边构成的夹角。按视场角的大小，镜头有标准镜头、广角镜头、远摄镜头之分。

2、光圈（F）

光圈是一个用来控制透过镜头进入相机感光面的进光量的装置，在数量上用镜头焦距与通光孔径的比值来表示光圈的大小。光圈有f/2、f/2.8、f/4、f/5.6、f/8、f/11、f/16、f/22等。

3、焦距（f）

焦距，有的人也称为“焦长”，是从镜头中心点到底片、CCD或COMS芯片等成像平面上所形成的清晰影像之间的距离，用f表示。

4、景深

在被摄物物体聚焦清晰后，在物体前后一定范围都能够取得清晰图像，这个前后距离范围就是景深。对于固定的焦距和拍摄距离，光圈越大，景深越小，光圈越小，景深越大。对于固定的光圈和拍摄距离，焦距越长，景深越小，焦距越短，景深越大。

二、失真

失真也叫畸变，是被测物平面内的主轴处直线经光学系统成像后变为曲线而改变几何形状的现象。失真不影响影像的清晰度。

镜头失真的类型有桶形失真、枕形失真和线性失真。普通消费级数码相机大概有1%的桶形失真、0.4%的枕形失真。

三、镜头分类

1、按焦距是否可调，把镜头分为变焦镜头和定焦镜头。

2、按视场角的大小，把镜头分为标准镜头、广角镜头、鱼眼镜头、远摄镜头等。

四、镜头的接口标准

镜头的接口尺寸分为三种类型：F型、C型、CS型。

F型接口是通用型卡口接口，一般适用于焦距大于25mm的镜头。

C型接口的镜头与相机接触面到镜头焦平面的距离为17.526mm。

CS型接口的镜头与相机接触面到镜头焦平面的距离为12.5mm。它们之间差一个5mm的转接环的距离，有了转接环，两者可以配合使用。

五、镜头精度计算

在芯片尺寸已定的情况下：

焦距/工作距离=芯片尺寸/工作视野，

工作视野=芯片尺寸*工作距离/焦距，

镜头精度=工作视野/相机分辨率。

机器视觉工业镜头如何选型？

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在机器视觉系统开发过程中，工业镜头的选型是一项比较复杂的过程，需要了解镜头的具体用途、使用环境、再经过多方面实验操作才能确定最终的参数。不要在不确定自己实际使用情况下就随便买镜头，有可能就无法发挥镜头成像功能，得不到到清晰图像影响产品检测质量，严重的还有可能导致项目研发失败增加成本。下面巨力方视觉就为大家介绍工业镜头的选型方法。

机器视觉工业镜头如何选型？

一、工作距离、焦距

工作距离和焦距往往结合起来考虑。一般地，可以采用这个思路：先明确系统的分辨率，结合CCD像素尺寸就能知道放大倍率，再结合空间结构约束就能知道大概的物像距离，进一步估算工业相机镜头的焦距。所以工业相机镜头的焦距是和工业相机镜头的工作距离、系统分辨率(及CCD像素尺寸)相关的。不过焦距的选择还有很多需要注意的，如下：

1、定焦距：焦距固定不变，可分为有光圈和无光圈两种。有光圈：镜头光圈的大小可以调节。根据环境光照的变化，应相应调节光圈的大小。无光圈：即定光圈，其通光量是固定不变的。主要用于光源恒定或工业相机自带电子快门的情况。

2、变焦距：焦距可以根据需要进行调整，使被摄物体的图像放大或缩小。常用的变焦镜头为六倍、十倍变焦。三可变镜头：可调焦距、调聚焦、调光圈。二可变镜头：可调焦距、调聚焦、自动光圈。在镜头规格及镜头焦距一定的前提下，CS型接口镜头的视场角将大于C型接口镜头的视场角。

二、像面大小和像质

所选工业相机镜头的像面大小要与相机感光面大小兼容，遵循“大的兼容小的”原则——相机感光面不能超出镜头标示的像面尺寸——否则边缘视场的像质不保。像质的要求主要关注MTF和畸变两项。在测量应用中，尤其应该重视畸变。

三、镜头光圈

镜头按光圈分为手动光圈镜头和自动光圈镜头，选择依据主要根据环境的光线是否稳定，环境稳定的一般选用手动光圈，一次调试OK后即可,反之选用自动光圈镜头(必须配以带有自动光圈镜头插座的工业相机)，这样便可以实现画面亮度的自动调节。对于自动光圈镜头的控制信号又可分为DC及VIDEO控制两种，即直流电压控制及视频信号控制。这在自动光圈镜头的类型选用上，工业相机自动光圈镜头插座的连接方式上，以及选择自动光圈镜头的驱动方式开关上，三者注意协调配合好即可。

四、镜头规格

镜头规格一般分为1/3″、1/2″和2/3″等等。在一定的情况下，镜头焦距与镜头视场角的关系为：镜头焦距越长，其镜头的视场角就越小;在镜头焦距一定的情况下，镜头规格与镜头视场角的关系为：镜头规格越大，其镜头的视场角也越大。在镜头物距一定的情况下，随着镜头焦距的变大，画面范围就越小，但画面细节越来越清晰;而随着镜头规格的增大，画面范围就增大,但其画面细节越来越模糊。