工業(yè)視覺鏡頭選擇分解

相機鏡頭的選型1焦距(FocalLength)記為f。從鏡頭中心點到膠平面上所形成的清晰影像之間的距離。一般情況下，焦距越大，工作距離越大，視角越?。唤咕嘣叫?，工作距離越小，視角越大。正常的1英寸=25.4mmCCD相機沿用的1英寸=16mm且為對角線長度。鏡頭可支持的最大CCD尺寸應(yīng)大于等于選配相機CCD芯片尺寸。線17mm扌角線16mm角線11mm對角線9iim角線Sinin角線6nun角線4mm3光圈系數(shù)（Iris）F二f/D。以鏡頭焦距f和通光孔的直徑D的比值來衡量。F值越大，光圈越小。光圈系數(shù)是鏡頭的重要內(nèi)部參數(shù)，它就是鏡頭相對孔徑的倒數(shù)，光圈系數(shù)的標稱值數(shù)字越大，也就表示其實際光圈就越小。一般的廠家都會用F數(shù)來表示這一參數(shù)。鏡頭的光圈排列順序是：1、1.4、2.0、2.83.5、4.0、5.6、8.0、11、16、22、32等等，F(xiàn)/#的大小是通常通過改變光圈調(diào)整環(huán)的大小來設(shè)置的。隨著數(shù)值的增大其實際光孔大小也就隨之減小，而其在相同快門時間內(nèi)的光通量也就隨之減小。光圈可以控制鏡頭的進光量，也就是光照度，還可以調(diào)節(jié)景深，以及確定分辨率下系統(tǒng)成像的對比度，從而影響成像質(zhì)量。一般采用f#來表示光圈，通常情況下都將光圈設(shè)置在鏡頭內(nèi)部。公式表示為：F/#二EFL/DEP其中EFL為有效焦距，DEP為有效入瞳直徑，這公式廣泛運用于無窮遠工作距的情況。在機器視覺中，由于工作距離有限，物體與透鏡非常接近，此時F/#更精確的表示為：(F/#)w~(1+|m|)xF/#例如：一個F/2.8,放大率為-0.5倍，25mm鏡頭的(F/#)W為F/4.2。F/#的正確計算對光照度和成像質(zhì)量有著不可忽視的影響。同時，與數(shù)值孔徑NA也是密切相關(guān)的，這點在顯微鏡和機器視覺上顯得尤為重要：NA=1/[2(F/#)]隨著像元尺寸的持續(xù)減小，F(xiàn)/#成為了限制系統(tǒng)成像質(zhì)量的重要因素，因為它所影響景深和分辨率成反比的關(guān)系，景深增大，分辨率就降低。所以根據(jù)具體環(huán)境選取=/#大小也成為了一個重要的技術(shù)指標。接口(Mount)鏡頭與相機的連接方式有C/CS/F等，C/CS基本可以通用，螺紋直徑均為25mm,只是長度不同，可以用轉(zhuǎn)接環(huán)配合。^景木被拍攝物體聚焦清楚后，在物體前后一定距離內(nèi)，其影像仍然清晰的范圍。光圈越大，景深越?。还馊υ叫?，景深越大；焦距越長，景深越??；焦距越短，景深越大。距離拍攝物體越近時，景深越小；分辨率(Resolution)分辨率(Resolution)又稱分辨力、鑒別率、鑒別力、分析力、解像力和分辨本領(lǐng)，是扌指攝影鏡頭清晰地再現(xiàn)被攝景物纖微細節(jié)的能力。鏡頭的分辨率是指在成像平面上1mm間距內(nèi)能分辨開的黑白相間的線條對數(shù)，它的單位是“線對/毫米”。顯然分辨率越高的鏡頭，所拍攝的影像越清晰細膩。它的優(yōu)點是可以量化，用數(shù)據(jù)表示，使結(jié)果更直觀、更科學(xué)、更分清傳感器水平或者垂直方向上的像素大小，及該方向上物體的尺寸，可以計算出每個像元表示的物體大小，從而計算出分辨率，有助于選擇鏡頭與傳感器的最佳配合。分辨率表示了鏡頭的解像能力單位為|p/mm。光學(xué)系統(tǒng)的分辨率取決于傳感器的像素，分辨率的最終確定，還取決于所選取的相應(yīng)鏡頭的成像質(zhì)量。Pixelsize為像元尺寸，分辨率計算為如下公式：分辨率(lp/mm)2 sizeiurri)例如：pixelsize=3.45umx3.45um,Numberofpixels(HxV)=2048x2050的傳感器，視場大小為100mm，則傳感器尺水平尺寸,35如7lOOQtanAnm垂直尺寸二^72050=707nmlOOOhmAnnL放大率：100mm該系統(tǒng)物空間分辨率(m)=145^/mmx0_0i845= [mm=41um工作距離(WorkingdistaneeWD)鏡頭第一個工作面到被測物體的距離視野范圍(FieldofView,FOV)相機實際拍到區(qū)域的尺寸9光學(xué)放大倍數(shù)(Magnification)CCD/FOV數(shù)值孔徑(NumericalAperture,NA)后背焦(Flangedistanee)指相機接口平面到芯片的距離。在線掃描鏡頭或者大面陣相機的鏡頭選型時，后背焦是一個非常重要的參數(shù)，它直接影響鏡頭的配置。12信噪比攝像機的圖象信號與它的