工业相机及镜头的选型

首先给大家推荐一下我老师大神的人工智能教学网站。教学不仅零基础,通俗易懂,而且非常风趣幽默,还时不时有内涵黄段子!点这里可以跳转到网站 相机镜头的选型 1 焦距(Focal Length) 记为f。从镜头中心点到胶平面上所形成的清晰影像之间的距离。一般 情况下,焦距越大,工作距离越大,视角越小;焦距越小,工作距离越小,视角越大。 f/WD= Sensor Size(V) or(H)/FOV(V) or (H)

2 CCD芯片的尺寸(Sensor Size) 正常的 1英寸=25.4mm CCD相机沿用的 1英寸=16mm 且为对角线长度。 镜头可支持的最大CCD尺寸应大于等于选配相机CCD芯片尺寸。

3 光圈系数(Iris) F=f/D。 以镜头焦距f和通光孔的直径D的比值来衡量。F值越大,光圈越小。 光圈系数是镜头的重要内部参数,它就是镜头相对孔径的倒数,光圈系数的标称值数字越大,也就表示其实际光圈就越小。一般的厂家都会用F数来表示这一参数。镜头的光圈排列顺序是:1、1.4、2.0、2.8、3.5、4.0、5.6、8.0、11、16、22、32等等,F/#的大小是通常通过改变光圈调整环的大小来设置的。随着数值的增大,其实际光孔大小也就随之减小,而其在相同快门时间内的光通量也就随之减小。 光圈可以控制镜头的进光量,也就是光照度,还可以调节景深,以及确定分辨率下系统成像的对比度,从而影响成像质量。一般采用f#来表示光圈,通常情况下都将光圈设置在镜头内部。 公式表示为:F/#=EFL/DEP 其中EFL为有效焦距,DEP为有效入瞳直径,这公式广泛运用于无穷远工作距的情况。 在机器视觉中,由于工作距离有限,物体与透镜非常接近,此时F/#更精确的表示为: (F/#)w≈(1+ |m |)× F/# 例如:一个F/2.8,放大率为-0.5倍,25mm镜头的(F/#)W为F/4.2。 F/#的正确计算对光照度和成像质量有着不可忽视的影响。 同时,与数值孔径NA也是密切相关的,这点在显微镜和机器视觉上显得尤为重要: NA=1/[2(F/#)] 随着像元尺寸的持续减小,F/#成为了限制系统成像质量的重要因素,因为它所影响景深和分辨率成反比的关系,景深增大,分辨率就降低。所以根据具体环境选取F/#大小也成为了一个重要的技术指标。 4 接口(Mount) 镜头与相机的连接方式有C/CS/F等,C/CS基本可以通用,螺纹直径均为25mm,只是长度不同,可以用转接环配合。

5 景深 被拍摄物体聚焦清楚后,在物体前后一定距离内,其影像仍然清晰的范围。光圈越大,景深越小;光圈越小,景深越大;焦距越长,景深越小;焦距越短,景深越大。距离拍摄物体越近时,景深越小;

6 分辨率(Resolution) 分辨率(Resolution)又称分辨力、鉴别率、鉴别力、分析力、解像力和分辨本领,是指摄影镜头清晰地再现被摄景物纤微细节的能力。镜头的分辨率是指在成像平面上1mm间距内能分辨开的黑白相间的线条对数,它的单位是“线对/毫米”。 显然分辨率越高的镜头,所拍摄的影像越清晰细腻。它的优点是可以量化,用数据表示,使结果更直观、更科学、更严密。 分清传感器水平或者垂直方向上的像素大小,及该方向上物体的尺寸,可以计算出每个像元表示的物体大小,从而计算出分辨率,有助于选择镜头与传感器的最佳配合。 分辨率表示了镜头的解像能力,单位为lp/mm。光学系统的分辨率取决于传感器的像素,分辨率的最终确定,还取决于所选取的相应镜头的成像质量。 Pixel size为像元尺寸,分辨率计算为如下公式: 分辨率(lp/mm)

例如:pixel size=3.45um×3.45um,Number of pixels(H×V)=2048×2050的传感器,视场大小为100mm,则

传感器尺

放大率:

7 工作距离(Working distance WD) 镜头第一个工作面到被测物体的距离
8 视野范围(Field of View, FOV) 相机实际拍到区域的尺寸
9 光学放大倍数(Magnification) CCD/FOV
10 数值孔径(Numerical Aperture, NA)
11 后背焦(Flange distance) 指相机接口平面到芯片的距离。在线扫描镜头或者大面阵相机的镜头选型时,后背焦是一个非常重要的参数,它直接影响镜头的配置。
12 信噪比 摄像机的图象信号与它的噪声信号之比,用S/N表示。S表示摄像机在假设元噪声时的图像信号值,N表示摄像机本身产生的噪声值(比如热噪声),二者之比即为信噪比,用分贝(dB)表示。信噪比越高越好,典型值为46dB。

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