機(jī)器視覺相機(jī)鏡頭選型與應(yīng)用課件

機(jī)器視覺

相機(jī)、鏡頭介紹

AnIntroductionofMachineVisionCameraandLens

SuzhouCompassTechnologyCorp.Ltd.Copyrights?2011-2012Topic內(nèi)容機(jī)器視覺相機(jī)、鏡頭基礎(chǔ)知識(shí)典型案例工業(yè)相機(jī)相機(jī)常見分類按照芯片類型可以分為CCD相機(jī)、CMOS相機(jī)；按照傳感器的結(jié)構(gòu)特性可以分為線陣相機(jī)、面陣相機(jī)；按照掃描方式可以分為隔行掃描相機(jī)、逐行掃描相機(jī)；按照分辨率大小可以分為普通分辨率相機(jī)、高分辨率相機(jī)；按照輸出信號(hào)方式可以分為模擬相機(jī)、數(shù)字相機(jī)；按照輸出色彩可以分為單色（黑白）相機(jī)、彩色相機(jī)；

工業(yè)相機(jī)的基本參數(shù)

3.幀速率(FrameRate):相機(jī)采集傳輸圖像的速率，對(duì)于面陣相機(jī)機(jī)一般為每秒采集的幀數(shù)(Frames/Sec.)，對(duì)于線陣相機(jī)機(jī)為每秒采集的行數(shù)(Hz)。

4.曝光方式(Exposure)和快門速度(Shutter):對(duì)于線陣相機(jī)都是逐行曝光的方式，可以選擇固定行頻和外觸發(fā)同步的采集方式，曝光時(shí)間可以與行周期一致，也可以設(shè)定一個(gè)固定的時(shí)間；面陣工業(yè)相機(jī)有幀曝光、場(chǎng)曝光和滾動(dòng)行曝光等幾種常見方式，數(shù)字工業(yè)相機(jī)機(jī)一般都提供外觸發(fā)采圖的功能?？扉T速度一般可到10微秒，高速工業(yè)相機(jī)還可以更快。

5.傳感器尺寸(SensorSize)如1/2”1/3”2/3”等。傳感器尺寸越大,理論上可以聚集更多的感光單元,可以獲得更高的相素。在相素不變的情況下,相機(jī)傳感器尺寸越大,噪點(diǎn)控制能力越強(qiáng),因?yàn)閱蝹€(gè)感光元件之間的間距越大,相互之間的信號(hào)干擾越小.

常用的工業(yè)相機(jī)品牌I-Cite支持的工業(yè)相機(jī)品牌工業(yè)鏡頭的接口C型：

C型接口鏡頭與攝像機(jī)接觸面至鏡頭焦平面（攝像機(jī)CCD光電感應(yīng)器應(yīng)處的位置）的距離為17.5mmCS型：CS型接口此距離為12.5mm.

CS型鏡頭與CS型攝像機(jī)可以配合使用。C型鏡頭與CS型攝像機(jī)之間增加一個(gè)5mm的C/CS轉(zhuǎn)接環(huán)可以配合使用。CS型鏡頭與C型攝像機(jī)無(wú)法配合使用。F型：通用型接口，一般適用于焦距大于25mm的鏡頭工業(yè)鏡頭C型口與CS型口區(qū)別接圈工業(yè)鏡頭的基本參數(shù)焦距（f）焦距，是光學(xué)系統(tǒng)中衡量光的聚集或發(fā)散的度量方式，指從透鏡的光心到光聚集之焦點(diǎn)的距離。亦是照相機(jī)中，從鏡片中心到底片或CCD等成像平面的距離。焦距大小的影響情況：焦距越小，景深越大；焦距越小，畸變?cè)酱?；焦距越小，漸暈現(xiàn)象越嚴(yán)重，使像差邊緣的照度降低；工業(yè)鏡頭的基本參數(shù)光圈大小的影響情況：

光圈越大，圖像亮度越高；景深越小；分辨率越高；像場(chǎng)中央與邊緣：一般像場(chǎng)中心較邊緣分辨率高；像場(chǎng)中心較邊緣光場(chǎng)照度高光波長(zhǎng)度的影響：

在相同的工業(yè)相機(jī)及鏡頭參數(shù)條件下，照明光源的光波波長(zhǎng)越短，得到的圖像的分辨力越高。所以在需要精密尺寸及位置測(cè)量的視覺系統(tǒng)中，盡量采用短波長(zhǎng)的單色光作為照明光源，對(duì)提高系統(tǒng)精度有很大的作用。工業(yè)鏡頭的主要類別：常用攝像鏡頭主要參數(shù)有焦距f光圈數(shù)F和視場(chǎng)2ω.經(jīng)驗(yàn)公式：1/F*tanω√f=CF型接口類型攝像鏡頭焦距表（mm）C,CS型接口類型攝像鏡頭焦距表(mm)常用攝像鏡頭參數(shù)近攝透鏡在攝像鏡頭前端擰上一個(gè)近攝透鏡，可以攝取到更近距離目標(biāo)的像。采用近攝鏡后，目標(biāo)像的畸變?cè)龃罅?，為此，近攝透鏡的屈光率不能太大，使原工作距離的縮短量一般不超過20％。工業(yè)鏡頭的主要類別：近攝鏡頭近攝鏡頭與近攝鏡頭相反，為了對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)攝取到清晰圖像，要采用遠(yuǎn)攝鏡頭。這種鏡頭是一長(zhǎng)焦距鏡頭。遠(yuǎn)攝鏡頭可以是折射系統(tǒng)、反射系統(tǒng)或折反射系統(tǒng)。反射式遠(yuǎn)攝鏡頭常采用卡塞格林式遠(yuǎn)攝鏡頭.折反式遠(yuǎn)攝鏡頭由于采用前部校正透鏡，其成像質(zhì)量更加良好.工業(yè)鏡頭的主要類別：遠(yuǎn)攝鏡頭遠(yuǎn)攝鏡頭鏡物方遠(yuǎn)心鏡頭物方遠(yuǎn)心鏡頭采用平行光路設(shè)計(jì)，將孔徑光闌放置在光學(xué)系統(tǒng)的像方焦平面上?？梢韵敢暬?常用于工業(yè)精密測(cè)量，畸變極小。工業(yè)鏡頭的主要類別：遠(yuǎn)心鏡頭遠(yuǎn)心鏡頭像方遠(yuǎn)心鏡頭像方遠(yuǎn)心鏡頭是將孔徑光闌放置在光學(xué)系統(tǒng)的物方焦平面上，而像方的主光線平行于光軸?？梢垣@得更好的像面照度的均勻性,圖像不會(huì)出現(xiàn)陰影，常用于醫(yī)學(xué)圖像處理。工業(yè)鏡頭的主要類別：遠(yuǎn)心鏡頭遠(yuǎn)心鏡頭常用鏡頭圖片定倍遠(yuǎn)心鏡頭Navitarzoom6000連續(xù)變倍鏡頭組件Navitarzoom6000連續(xù)變倍鏡頭定焦鏡頭工業(yè)鏡頭的選擇要點(diǎn)1、視野范圍、光學(xué)放大倍數(shù)及期望的工作距離：在選擇鏡頭時(shí)，我們會(huì)選擇比被測(cè)物體視野稍大一點(diǎn)的鏡頭，以有利于運(yùn)動(dòng)控制。2、景深要求：對(duì)于對(duì)景深有要求的項(xiàng)目，盡可能使用小的光圈；在選擇放大倍率的鏡頭時(shí)，在項(xiàng)目許可下盡可能選用低倍率鏡頭。如果項(xiàng)目要求比較苛刻時(shí)，傾向選擇高景深的尖端鏡頭。3、芯片大小和相機(jī)接口：例如2/3”鏡頭支持最大的工業(yè)相機(jī)耙面為2/3”,它是不能支持1英寸以上的工業(yè)相機(jī)。4、注意與光源的配合，選配合適的鏡頭。5、可安裝空間：在方案可選擇情況下，讓客戶更改設(shè)備尺寸是不現(xiàn)實(shí)的。