一、什么是工業相機
工業(ye)相(xiang)(xiang)機(ji)(俗(su)稱:工業(ye)攝(she)像(xiang)機(ji))是機(ji)器視覺系(xi)統(tong)(tong)的重(zhong)要組成部分(fen),在機(ji)器視覺系(xi)統(tong)(tong)中有著非常重(zhong)要的作用。相(xiang)(xiang)比(bi)傳(chuan)統(tong)(tong)相(xiang)(xiang)機(ji)(攝(she)像(xiang)機(ji))而(er)言,它(ta)具有高(gao)穩定性、高(gao)傳(chuan)輸能力(li)和高(gao)抗干擾能力(li)等優(you)勢。
二、工業相機鏡頭上的參數含義
1、焦距(FocalLength)
工業相機鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)焦距的參(can)數用(yong)mm(毫米)來劃分的,常規的有6mm,8mm,12mm,16mm,25mm,35mm,50mm,75mm。一般(ban)6mm鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)在15m以(yi)(yi)內,8mm鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)在20m以(yi)(yi)內,視角(jiao)約50度,12mm在30-40m以(yi)(yi)內,約30度,16mm在40-60以(yi)(yi)內。
較常見普通相機(ji)有8mm,15mm,24mm,28mm,35mm,50mm,85mm,105mm,135mm,200mm,400mm,600mm,1200mm等,還有長達2500mm超長焦(jiao)望遠鏡頭(tou)(tou)。鏡頭(tou)(tou)根據其焦(jiao)距的長短,也即(ji)拍(pai)攝時的視角(jiao),可分(fen)為標(biao)準(zhun)鏡頭(tou)(tou)、廣角(jiao)鏡頭(tou)(tou)、和長焦(jiao)距鏡頭(tou)(tou)等。根據焦(jiao)距能(neng)否調節分(fen)為定焦(jiao)鏡頭(tou)(tou)和變焦(jiao)鏡頭(tou)(tou)兩大類(lei)。
2、光圈(Iris)
光(guang)圈用F表示,以鏡(jing)頭(tou)焦距f和通(tong)光(guang)孔(kong)徑D的比(bi)值來衡量,每個(ge)鏡(jing)頭(tou)上都標有(you)最大(da)F值,例如(ru):8mm/F1.4代(dai)表最大(da)孔(kong)徑D為5.7mm,F值越(yue)(yue)小(xiao),光(guang)圈越(yue)(yue)大(da),F值越(yue)(yue)大(da),光(guang)圈越(yue)(yue)小(xiao)。最佳光(guang)圈一般在f/4-f/8。
3、景深(Depth of Field,DOF)
景(jing)(jing)深(shen)是指(zhi)在被攝(she)(she)(she)物(wu)體聚焦(jiao)清楚后,在物(wu)體前后一定距(ju)離(li)內,其(qi)影像仍然清晰的范圍(wei)。景(jing)(jing)深(shen)隨鏡(jing)頭的光圈值、焦(jiao)距(ju)、拍(pai)攝(she)(she)(she)距(ju)離(li)而變(bian)化,光圈越(yue)(yue)大,景(jing)(jing)深(shen)越(yue)(yue)小(xiao)(xiao)(淺),光圈越(yue)(yue)小(xiao)(xiao),景(jing)(jing)深(shen)越(yue)(yue)大(深(shen))。焦(jiao)距(ju)越(yue)(yue)長,景(jing)(jing)深(shen)越(yue)(yue)小(xiao)(xiao),焦(jiao)距(ju)越(yue)(yue)短,景(jing)(jing)深(shen)越(yue)(yue)大。距(ju)離(li)拍(pai)攝(she)(she)(she)物(wu)體越(yue)(yue)近時,景(jing)(jing)深(shen)越(yue)(yue)小(xiao)(xiao),拍(pai)攝(she)(she)(she)距(ju)離(li)約(yue)遠,景(jing)(jing)深(shen)越(yue)(yue)大。
4、接口(Mount)
相機與鏡頭的連接(jie)方式,常用的包括C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75。
其中,c與cs接口(kou)(kou)的主要區別(bie)在于鏡(jing)頭(tou)與攝像機接觸面(mian)至(zhi)鏡(jing)頭(tou)焦平面(mian)的距離不同,c型接口(kou)(kou)距離為(wei)17.5mm,cs型接口(kou)(kou)距離為(wei)12.5mm。
C型(xing)(xing)鏡頭(tou)與(yu)C型(xing)(xing)攝像機,CS型(xing)(xing)鏡頭(tou)與(yu)CS型(xing)(xing)攝像機可(ke)以配(pei)合(he)使(shi)用,C型(xing)(xing)鏡頭(tou)搭配(pei)CS型(xing)(xing)搭配(pei)使(shi)用增加一個5mm的C/CS轉接環(huan)就可(ke)以啦。
5、對應最大CCD尺寸(SensorSize)
鏡頭(tou)成像直徑可覆蓋最大CCD芯片尺寸(cun)(傳感(gan)器尺寸(cun),一(yi)英寸(cun)=25.4mm),主(zhu)要有:1/2″(eg:應該(gai)(gai)是1/2英寸(cun),靶面高(gao)度(du)應該(gai)(gai)是6.4,具體計算有待查詢)、2/3″、1″和1″以(yi)上。
6、分辨率(Resolution)
分辨(bian)率(lv)代表鏡頭記錄物體細節(jie)的(de)(de)能(neng)力,以(yi)每毫米能(neng)夠分辨(bian)黑白對線(xian)的(de)(de)數量為計(ji)量單位,“線(xian)對/毫米(lp/mm)”,分辨(bian)率(lv)越高的(de)(de)成像(xiang)越清晰。我們(men)常說的(de)(de)顯示分辨(bian)率(lv)是屏幕圖像(xiang)的(de)(de)精密度,指圖形所能(neng)顯示像(xiang)素有多少。
7、工作距離(Workingdistance,WD)
鏡頭(tou)第一個工作面到(dao)被(bei)測物體距離。
8、視野范圍(Field of View,FOV)
相機實際拍攝到的區(qu)域尺(chi)寸。
9、光學放大倍數(Magnification,b)
CCD/FOV,即芯片尺寸除以視野范圍。
10、數值孔徑(Numerical Aperture,NA)
數值(zhi)孔(kong)(kong)徑(jing)(jing)(jing)等(deng)于由物體(ti)與(yu)物鏡間(jian)媒質的折(zhe)射率(lv)n與(yu)物鏡孔(kong)(kong)徑(jing)(jing)(jing)角的一半(ban)(a2)的正弦值(zhi)的乘積,計算(suan)公式為(wei)N.A=n*sina/2。數值(zhi)孔(kong)(kong)徑(jing)(jing)(jing)與(yu)其它(ta)光(guang)學參數有著密(mi)切的關(guan)系,它(ta)與(yu)分(fen)辨率(lv)成(cheng)正比,與(yu)放大(da)率(lv)成(cheng)正比。也就是(shi)說數值(zhi)孔(kong)(kong)徑(jing)(jing)(jing),直(zhi)接決定(ding)了鏡頭分(fen)辨率(lv),數值(zhi)孔(kong)(kong)徑(jing)(jing)(jing)越大(da),分(fen)辨率(lv)越高,否則反之。
11、后背焦(Flangedistance)
準確來說,后倍焦是相機的一個參數,指相機接口平面到芯片的距離。但在線掃描鏡頭或者大面陣相機的鏡頭選型時,后倍焦是一個非常重要的參數,因為它直接影響鏡頭的配置。不同品牌工業相機,哪怕接口一(yi)樣(yang)也可(ke)能有不同的(de)后(hou)倍焦。
三、工業相機鏡頭如何選型
選擇工業相機鏡頭時,要注意:
1、C接(jie)(jie)口(kou)(kou)還是(shi)CS接(jie)(jie)口(kou)(kou),C接(jie)(jie)口(kou)(kou)的(de)接(jie)(jie)口(kou)(kou)距(ju)離(li)是(shi)17.5mm,CS接(jie)(jie)口(kou)(kou)的(de)接(jie)(jie)口(kou)(kou)距(ju)離(li)是(shi)12.5mm,用錯了就不能合(he)焦。
2、要根據感光(guang)器件的(de)大(da)小來選(xuan)擇鏡頭,是(shi)2/3寸感光(guang)芯片的(de)要選(xuan)擇對應成像圈的(de)鏡頭,如果選(xuan)擇了(le)1/3"或1/2“的(de),會出現很大(da)的(de)暗角。
3、選(xuan)擇(ze)焦距,即選(xuan)擇(ze)視(shi)野范(fan)圍比觀測范(fan)圍稍大(da)一點的(de)鏡頭。
4、景深(shen)與(yu)光(guang)環境的(de)配(pei)合,光(guang)線(xian)充(chong)足,配(pei)備光(guang)源照射的(de)地方可以選用小光(guang)圈(quan)(quan),加大(da)景深(shen),提高拍攝清晰(xi)度(du)。光(guang)線(xian)不足的(de)地方需要稍(shao)大(da)一點的(de)光(guang)圈(quan)(quan)或(huo)采(cai)用高感光(guang)度(du)的(de)感光(guang)芯(xin)片。