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工业镜头重要参数详解

作 者:康耐德智能 关注:503 发表时间:2019-07-15 10:17:44 来源:网络资源


如上图所示,[工业镜头]包含许多参数,这些参数将直接影响镜头的成像性能及应用领域。当我们面对具体的应用案例时,要如何作出判断,并选择一款匹配的镜头呢?在接下来的文章里,我们将推出系列文章,对重要参数进行详细说明。

 

按照设计原理,工业镜头分为远心镜头和非远心镜头。远心镜头又分为物方远心、像方远心及双侧远心。像方远心镜头主要应用于大地测绘,机器视觉行业则用到物方远心镜头和双测远心镜头,远心镜头在测量应用中有不可替代的作用。



物体侧远心镜头和双侧远心镜头原理图

 


相信大家都有这样的经验:当人眼观察同一个物体,近距离时,感觉物体比较大,远距离时,感觉物体比较远,这种现象叫做透视误差。普通工业镜头也存在近大远小这个现象,但当测量应用时,透视误差会引入测量误差,因此通常需要用远心镜头来消除透视误差。



远心镜头能消除透视误差是由于其特殊的光路设计。物方远心镜头是在镜头的像方焦平面处设置孔径光阑,使得物方轴外点主光线平行于光轴。所以物体在物方景深范围内平移时,尽管A1B1成像在A1’B1’的地方不与AB的像A’B’重合,但投影在相机芯片上两个弥散圆的中心间距没有变,即像的高度y’不变,因此不会引入测量误差,如图5所示。双侧远心镜头则通过在物方和像方焦平面处都设置孔径光阑,使得物方和像方轴外点主光线都平行于光轴,既能消除物体在物方景深范围内平移时产生的透视误差,也能消除由于安装或相机芯片精度等因素导致的芯片到镜头接口处的法兰距离变化引入的透视误差。

 


实践经验表明,一般对于小视野和小相机芯片时,通常物方远心镜头就能满足要求。但对于大视野和大相机芯片时,选用双侧远心镜头更佳。

 

有经验的工程师会发现,不同厂家的远心镜头消除透视误差的能力也有差异,这是因为远心度不同。远心度定义为主光线与光轴间的夹角θ,如下图所示:



理想状态θ=0°,但实际总会存在一定角度,因此θ值越小,说明镜头远心度越好,测量误差越小。假设物体高低差d=2 mm, 镜头远心度θ=0.05°,则物体位置偏移量=2 mm×tan0.05°=1.7 µm。若选用非远心镜头θ=15°,则物体位置偏移量=2 mm×tan15°=535.9 µm。因此对于非平面物体的测量应用,只有选用远心度高的远心镜头,才能很好的消除透视误差,从而减小测量误差。茉丽特远心镜头远心度一般都小于0.05°

 

光学放大倍率及焦距

 

光学放大倍率常用像高除以物高或像距除以物距来表示。

焦距表示光学系统主点到焦点的距离。



光学放大倍率计算方法



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