工業鏡頭基礎知識整理

2021-07-23 14:20:10 字數 2743 閱讀 4593

為什麼需要鏡頭?

鏡頭等同於針孔成像中針孔的作用,所不同的是,一方面鏡頭的透光孔徑比針孔大很多倍,能在同等時間內接納更多的光線,使相機能在很短時間內(毫秒到秒級)獲得適當的**;另一方面,鏡頭能夠聚集光束,可以在相機膠片上產生比針孔成像效果更為清晰的影像;

鏡頭的組成:

機器視覺常用定焦鏡頭,並且都是手動調整光圈,一般不允許自動調整光圈,鏡頭上有調焦和調光圈兩個環,為了防止誤碰動,工業鏡頭的兩個環都有鎖定螺絲。

注意調焦環不是用來調整焦距,而是調整像距,保證清晰影象落在焦平面上

工業鏡頭的介面:

物鏡的介面有三種國際標準:f介面、c介面和cs介面。f介面是通用型介面,一般適用於焦距大於25mm的鏡頭,當物鏡的焦距小於25mm時,物鏡的尺寸不大,一般採用c型或cs型介面。

c和cs型介面的區別:

c與cs型介面的區別在於鏡頭與相機接觸面(基準面)至相機焦平面(攝像機ccd光電感應器所處位置)的距離,即法蘭距不同,c型介面法蘭距為17,562mm,cs型介面法蘭距為12.5mm。

c型介面鏡頭與cs型相機之間增加乙個5mm的c/cs轉接環可以配合使用,cs型介面與c型介面相機無法配合使用。

工業鏡頭的基本引數

視場:field of view,即fow,也叫視野範圍,指可以觀測到的物體的可視範圍。

工作距離:working distance,指從鏡頭前部到受檢物體表面的距離,在該距離下鏡頭可以清晰成像。

解析度:resolution,指鏡頭可清晰分辨被拍攝物體細節的能力,在像平面1mm內可以分辨開的黑白相間的線條對數,解析度的單位是「線對/公釐」(lp/mm)。一般說的百萬象素級的鏡頭,解析度為100線對/mm。

景深:depth of view,在景物空間中,位於調焦平面前後一定距離內還能夠清晰成像的縱深距離,也就是在實際像平面上獲得相對清晰影像的景物精簡深度範圍。

焦距:focal length,焦距是從鏡頭的中心點到焦平面上所形成的清晰影像之間的距離,焦距數值小,視角大,所觀察到的範圍也大,但距離遠的物體成像不是很清晰,焦距數值大,視角小,觀察範圍小,但距離較遠的物體也可以清晰成像,有定焦和變焦兩種鏡頭型號。相見的工業鏡頭焦距有:5mm、8mm、12mm、25mm、35mm、50mm、75mm等。一般來講,焦距越小,**越貴。

光圈:iris,是乙個用來控制光線透過鏡頭進入機身內感光面光量的裝置,在拍攝高速運動物體時候,由於**時間短,需要使用大光圈。光圈大小一般用f表示,以鏡頭焦距f和通光孔徑直徑d的比值來衡量,當光圈物理孔徑不變時,鏡頭中心與感光器件距離越遠,f值越大,光圈越小;反之,f值越小,光圈越大。一般通過調整通光孔徑大小來調節光圈,完整的光圈數值系列如下:f1,f1.4,f2,f2.8,f4,f5.6,f8,f11,f16,f22,f32,f44,f64。

光圈f數值每公升高乙個等級,意味著通光孔徑的面積即進光量降低一半。

最大相容ccd尺寸

所有鏡頭都只能在一定的範圍內清晰成像,最大相容ccd尺寸是指鏡頭能支援的最大清晰成像的範圍。在實踐選擇相機和鏡頭時,要注意所選擇的鏡頭的最大相容ccd尺寸要大於或等於相機晶元的尺寸。ccd晶元尺寸的大小如下圖所示:

鏡頭畸變

鏡頭在成像時,特別是用短焦距鏡頭拍攝大視場,影象會產生形變,這種情況叫做鏡頭的畸變,這是由於鏡頭的光學結構和成像特性導致的,原因是由於視野中區域性放大倍數不一致造成的影象扭曲。拍攝的視場越大,所用的鏡頭的焦距越短,畸變的程度就越明顯,一般有桶型畸變和枕型畸變兩種,可以通過影象標定減弱這種平面畸變的影響。

鏡頭的選擇:

1、視野範圍、光學放大倍數及期望的工作距離:在選擇鏡頭時,我們會選擇比被測物體視野稍大一點的鏡頭,以有利於運動控制。

2、景深要求:對於對景深有要求的專案,盡可能使用小的光圈;在選擇放大倍率的鏡頭時,在專案許可下盡可能選用低倍率鏡頭。如果專案要求比較苛刻時,傾向選擇高景深的尖端鏡頭。

3、晶元大小和相機介面 :例如2/3」鏡頭支援最大的工業相機耙面為2/3」,它是不能支援1英吋以上的工業相機。

4、注意與光源的配合,選配合適的鏡頭 。

攝影相關

快門快門是相機裡控制**時間的裝置,**時間就是快門從開啟到關閉的時間。**時間長,進光量多,適合光線條件差的情況,**時間短,適合光線比較好的情況。

iso感光度,是相機對光線的敏感程度,同樣光線條件下,iso值越高,所需的**時間越短。高iso拍照速度快,但是雜訊也隨之增大;低iso拍照畫質質量高,但是需要的**時間增加,畫面容易糊。

為了保證畫質,在拍攝時應盡量使用低的iso,通過調整光圈和快門速度(**時間)來控制**。

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