CCD以及鏡頭入門

1、工業(yè)數(shù)字相機(jī)以及鏡頭工業(yè)數(shù)字相機(jī)以及鏡頭入門知識入門知識培訓(xùn)大綱培訓(xùn)大綱鏡頭基本知識鏡頭基本知識23光路計算光路計算工業(yè)數(shù)字相機(jī)基本知識工業(yè)數(shù)字相機(jī)基本知識1感光器件類型感光器件類型工業(yè)數(shù)字相機(jī)基本知識工業(yè)數(shù)字相機(jī)基本知識分為兩大類，CCD器件和CMOS器件CCDCMOS設(shè)計 單一感光器,集中統(tǒng)一放大每個感光器連接放大器 靈敏度 同樣面積下高,感光開口小 靈敏度低 成本 線路品質(zhì)影響程度高，成本高 CMOS整合集成，成本低 解析度 連接復(fù)雜度低，解析度高 新技術(shù)解析度高 噪點(diǎn)比 單一放大，噪點(diǎn)低 放大器多,特性不同，噪點(diǎn)高 功耗比 需外加電壓，功耗高 直接放大，功耗低 按用途分類按用途分類工業(yè)

2、數(shù)字相機(jī)基本知識工業(yè)數(shù)字相機(jī)基本知識分為機(jī)器視覺相機(jī)和安防監(jiān)控相機(jī)兩大類機(jī)器視覺安防監(jiān)控觸發(fā)采集模式 含有觸發(fā)采集接口無觸發(fā)采集接口 分辨率從高到低都有，很豐富一般較低 程序接口 有完善的程序開發(fā)庫，尤其對圖像捕捉功能支持很齊全 一般只有連續(xù)視頻捕捉功能價格貴很便宜數(shù)據(jù)傳輸接口各種類型都有，USB，千兆以太網(wǎng)，CameraLink，1394等等目前以模擬接口為主，數(shù)字接口較少按感光單元排列方法按感光單元排列方法工業(yè)數(shù)字相機(jī)基本知識工業(yè)數(shù)字相機(jī)基本知識分為線陣掃描相機(jī)和面陣掃描相機(jī)線陣相機(jī)面陣相機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，在同等分辨率下成本較低 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在同等分辨率下成本較高應(yīng)用場合勻速運(yùn)動的的物體，

3、例如工業(yè)流水線,可以是靜止，也可以運(yùn)動，分辨率 512/行,2k/行，4K/行640480，800600，102476820481536或者更高光源光源只需要一窄條，整個畫面比較均勻，能在低照度下工作 整個面的光源較難做到均勻，照度要求高，彩色相機(jī)形式三線CCD，或者棱鏡分光彩色濾光膜，bayer算法彩色形成方式彩色形成方式工業(yè)數(shù)字相機(jī)基本知識工業(yè)數(shù)字相機(jī)基本知識彩色覆膜+bayer算法棱鏡分光方法鏡頭外形鏡頭外形鏡頭基本知識鏡頭基本知識機(jī)器視覺常用定焦鏡頭，并且都是手動調(diào)整光圈，一般不允許自動調(diào)整光圈，鏡頭上有調(diào)焦和調(diào)光圈兩個環(huán)，為了防止誤碰動，工業(yè)鏡頭的兩個環(huán)都有鎖定螺絲。注意調(diào)焦環(huán)不是用

4、來調(diào)整焦距，而是調(diào)整像距，保證清晰圖像落在焦平面上常用鏡頭參數(shù)：焦距常用鏡頭參數(shù)：焦距鏡頭基本知識鏡頭基本知識焦距是鏡頭最常用的參數(shù)，我們包裝檢測系列產(chǎn)品中使用的鏡頭有3.5mm,4mm,6mm,8mm,12mm等多種規(guī)格(1/3”CCD的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭為8mm)。除雜系列產(chǎn)品一般都使用28mm的廣角鏡頭(線掃描相機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭大概是40mm左右)。焦距越小的鏡頭越不好做，價格越高，邊緣變形等問題越大，所以盡量選用標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，性價比最高常用鏡頭參數(shù)：光圈常用鏡頭參數(shù)：光圈鏡頭基本知識鏡頭基本知識光圈是一個用來控制光線透過鏡頭，進(jìn)入機(jī)身內(nèi)感光面的光量的裝置 光圈f值=鏡頭的焦距/鏡頭口徑的直徑 根據(jù)公式，

5、光圈f值愈小，在同一單位時間內(nèi)的進(jìn)光量便愈多 ，每級光圈一般以倍數(shù)遞增，例如f8調(diào)整到f5.6 ，進(jìn)光量多一倍光圈越小，景深越大光圈越小，景深越大鏡頭基本知識鏡頭基本知識增加景深的問題增加景深的問題鏡頭基本知識鏡頭基本知識在我們的產(chǎn)品里，往往要求加大景深，例如除雜機(jī)里，煙葉不完全在同一個平面上，只有加大景深才能讓不同距離上的煙葉都清晰。加大景深只有通過縮小光圈來實(shí)現(xiàn)，而縮小光圈同時會導(dǎo)致圖像變暗，這就要求照明亮度要提高常用鏡頭參數(shù)：分辨率常用鏡頭參數(shù)：分辨率鏡頭基本知識鏡頭基本知識鏡頭分辯率指的是在像平面處1毫米內(nèi)能分辨開的黑白相間的線條對數(shù)，單位是“ 線對 / 毫米”。 條包檢測器上用com

6、putar MP0814-MP鏡頭，是百萬象素級的鏡頭,分辨率為100線對/mm，這個分辨率較高。其實(shí)除了視覺測量，其實(shí)我們的產(chǎn)品一般都不用這么高的分辨率CCD的芯片的分辨率越高，要求的鏡頭的分辨率也越高常用鏡頭參數(shù)：變形率常用鏡頭參數(shù)：變形率鏡頭基本知識鏡頭基本知識所有的鏡頭都存在有變形的現(xiàn)象?？梢杂靡粋€網(wǎng)格線模板進(jìn)行測試，一般情況下越是焦距短的鏡頭，越是變形率大。變形率小于2%都是不錯的鏡頭變形率定義:兩張底片比較，一張是該鏡頭拍的底片（底片1），另一張是無變形的標(biāo)準(zhǔn)底片（底片2），兩張底片取景相同，中心點(diǎn)嚴(yán)格一致，先在底片1上確定一點(diǎn)到底片中心點(diǎn)的距離（距離1），然后在底片2上找到對應(yīng)的

7、該點(diǎn)并量度該點(diǎn)到中心點(diǎn)的距離（距離2），然后: （距離1-距離2）/距離2*100% C C接口和接口和CSCS接口接口鏡頭基本知識鏡頭基本知識C接口:鏡頭基準(zhǔn)面到焦平面（也就是CCD靶面）17.526mmCS接口:鏡頭基準(zhǔn)面到焦平面（也就是CCD靶面）12.5mm注意：機(jī)械設(shè)計如何確定焦平面(也就是CCD靶面)，一般就是從相機(jī)鏡頭接口往后量12.5或者17.526mm(根據(jù)相機(jī)接口類型定)如果CS相機(jī)接口安裝C接口鏡頭，必須加裝5mm厚的接圈CCDCCD成像基礎(chǔ)公式成像基礎(chǔ)公式光路計算光路計算1/u + 1/v = 1/fu:物距 v:像距 f: 焦距CCD靶面靶面鏡頭中鏡頭中心點(diǎn)心點(diǎn)目標(biāo)物

8、體目標(biāo)物體vu視角視角CCDCCD光路計算規(guī)律光路計算規(guī)律光路計算光路計算在我們的計算中，一般有如下規(guī)律v ufuf: 物距一般遠(yuǎn)大于焦距，例如除雜機(jī)鏡頭焦距28mm，物距在一米左右v vfvf:由于uf 根據(jù)公式所以像距基本等于焦距，事實(shí)上調(diào)焦的過程就是將像距微調(diào)，和焦距基本相差不遠(yuǎn)v 鏡頭中心點(diǎn)的確認(rèn)鏡頭中心點(diǎn)的確認(rèn)：由于vf ，所以從CCD靶面向前焦距距離就是鏡頭中心點(diǎn)，這個點(diǎn)的確定對我們光路作圖意義很大視角和鏡頭中心點(diǎn)視角和鏡頭中心點(diǎn)光路計算光路計算CCD靶面鏡頭中心點(diǎn)v視角視角2arctag(CCD靶面尺寸/2v )由于vf，所以視角 2arctag(CCD靶面尺寸/2f ) 鏡頭中

9、心點(diǎn)的位置大致就在靶面向前f的距離上視場范圍uv 視角和鏡頭以及CCD尺寸均相關(guān) 1/3”CCD視角 v 標(biāo)準(zhǔn)鏡頭是指和人眼有效視角差不多的鏡頭（大約30），1/3”CCD的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭是8mm,1/2”CCD的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭是12mm。以前35mm膠卷的照相機(jī)標(biāo)準(zhǔn)鏡頭是50mm,除雜機(jī)用的線陣相機(jī)標(biāo)準(zhǔn)鏡頭大致為40mm,標(biāo)準(zhǔn)鏡頭比較容易制造，性價比較高視角的進(jìn)一步知識視角的進(jìn)一步知識光路計算光路計算2.8mm3.5mm4mm4.8mm6mm8mm86.367.46252.242.332.6光路作圖步驟一光路作圖步驟一光路計算光路計算CCD靶面鏡頭中心點(diǎn)f1、查CCD手冊得到靶面尺寸和位置，并在CAD圖上畫出靶面的位置2、從靶面向前f（鏡頭的焦距，例如35mm）找到鏡頭中心點(diǎn)3、連線即可得到CCD的視野范圍4、如果視野不滿足要求，可通過更換不同焦距的鏡頭來達(dá)成目標(biāo)光路作圖步驟二光路作圖步驟二光路計算光路計算1、如果視頻柜空間不夠，可以采用反光鏡來調(diào)整相機(jī)實(shí)際位置,作圖時以反光鏡為中軸做鏡像映射即可2、鏡子的兩端應(yīng)該超出視角