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机器视觉中的工业镜头选型要点

作 者:康耐德智能关注:336发表时间:2019-01-17 09:19:00来源:网络资源

在机器 视觉系统中工业相机、图像处理软件和机器视觉光源固然很重要,但是光学镜头也是系统中必不可少的部件,直接影响成像质量的优劣,影响算法的实现和效果。所以其作用亦不可或缺,系统若想完全发挥其功能,工业镜头必须要能够满足要求才行。


选择合适的[ 工业镜头],是降低机器视觉系统成本,提高系统稳定性的重要步骤。当为视觉系统选择镜头的时候,应该分析下面几个因素,就可以针对具体应用确定合适的镜头。


距离约束

自动化机器视觉系统和装配线所需的空间差异很大,不同的系统应用需要不同的安装空间。所谓的工作距离,是指当图像在焦距范围内的时候,物体和工业相机镜头前端的距离。它限制了视觉系统以及和视觉系统一起工作的设备所需要的空间。



有一些应用,工作距离非常灵活,近焦镜头和长工作距离视频显微镜头都可以使用。其他的应用,工作距离可能只有几个公分,甚至几毫米。所以在极限范围内,需要通过镜头重新对焦,改变工作距离。


当感兴趣的产品区域和产品线可能在检测过程中发生变化,这就要求视觉系统和视觉元件必须具有足够的柔性,可以根据工作距离进行调整。选择镜头时,要考虑当物体空间(物体和镜头之间的距离)受到限制,改变像空间(镜头与图像之间的距离),就可以改变工作距离。


景深

光学系统的性能取决于允许的图像模糊程度,模糊可能源于物体平面或者图像平面的位置漂移。景深是指由探测器移动引起的可以接受的模糊范围,它依赖于工作F数,可以用来衡量镜头的聚光能力。



F数在镜头孔径减小时增加。减小镜头孔径,就意味着增加F数,也就是增加系统景深,但是却减少了传感器的进光量,所以要提高照明等级进行补偿。


需要注意的是不要把远心镜头和大景深镜头弄混了。远心镜头可以使机器视觉系统控制放大率、消除潜在误差,所以同尺寸的物体在照片上高度都是一致的。通常远心镜头有一个工作距离范围,在每一个工作距离点形成有限的景深。



物体特性

在为机器视觉系统选择工业镜头之前,必须确定物体特性和分析环境。这个可视区域叫做无遮挡视场(FOV),相机芯片大小对于确定FOV所需要的光学放大倍数是非常重要的。


光学放大倍数对于不同尺寸芯片的相机匹配镜头是相当重要,然而,镜头放大率和显微镜放大率是不同的。后者是由光管长度和实际物镜焦距决定的,而工业镜头放大率主要考虑的是照相机芯片的尺寸。


因此物体的特性也很重要,镜头在指定光线条件下辨识特定宽度的线或者点距的能力,决定了它的解析度,解析度的大小决定成像的清晰度。



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