工业相机、镜头的选型

 很多朋友都想了解一下工业相机的选型问题,工业相机镜头如何选型等问题,那么下面普密斯详细的来介绍一下镜头选型的相关知识。

头如何选型,焦距计算公式:

宽度焦距=ccd宽度*拍摄距离/ccd宽度+目标宽度

高度焦距=ccd高度*拍摄距离/ccd高度+目标高度

 

搭配问题:镜头或相机的接口问题,一般有CCS接口,可询问供应商是否有转接环。

镜头搭配相机时,须注意镜头本身可否支持相机的SENSOR SIZE,例如:镜头规格为可容纳1/2",1/3"sensor,此时若搭配1"的相机SENSOR,将会造成边缘影像黑掉的问题.

工作距离是否符合需求,若有工作距离限制,可参考镜头规格,此因素考虑牵涉现场机台的架设位置。

image.png

名词解释:

1. 焦距长(Focal Length):

镜头的焦距长是以mm为量测单位是和视角有直接关系。短焦距提供广角视野,而长焦距提供望远视野,即窄视角。

2. 相机格式(Camera Format):

CCD Sensor大小也会影响视角,使用相同镜头,较小的感光装置会产生较窄视角。镜头的格式(format)是和视角没关联的,镜头只是投射影像到感光装置的范围内,也就是要投射到相同或更大格式的感光装置上。

3. 光圈值(F Stop):

最小F值表示镜头全开,最大F值表示镜头全关。F值大小也直接影响镜头景深。

4. 景深(Depth of Field)

景深表示聚焦清楚的范围,长景深表示聚焦清楚范围大,短景深表示聚焦清楚范围小。广角镜头通常比望远镜头有较大景深,高F值也有较大景深。

image.png

5. F-Number

F数值是光通过镜头量大小的表示。F数值愈小表示通过的光量多,F数值是焦距长和有效开口的比值。F number=f/df:focal length,d:effective diameter

注释:

工作距离(WD;Working Distance):一般指的是镜头最前端到被测物之距离。

景深(DOF;Depth of field):指的是物体在对焦清楚时,可移动的范围。

可视范围(FOV;field of View):相机搭配镜头后,所成像的实际大小,公式为FOV=SENSOR SIZE / 光学倍率。

镜头变形量(Distortion):一般镜头于边缘位置都有变形的问题,CCTV镜头为例
  (1)越接近影像中间较无变形问题,越接近边缘越有变形的问题
  (2)越短焦的镜头,变形量越大
  (3)一般量测避免使用短焦镜头

NA:指镜头入射角一半,NA值越大,镜头亮度越高。


另一篇如下:

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工业相机、镜头、选型计算方式

1. 面阵相机和镜头选型
已知:被检测物体大小为A×B,要求能够分辨率小于C,工作距离为D

  • [1]相机选型步骤:

    • (1). 相机的最低分辨率=(A×B)/(C×C) ,

    • (2).相机在选型时,最好缺陷的面积在3到5个像素以上,在选择相机时,相机的最低分辨率应大于3×(A×B)/(C×C)。

  • [2]镜头选型步骤:

    • (1). 计算短边对应的像素数E=B/C,相机长边和短边的像素数都要大于E;

    • (2).像元尺寸=产品短边尺寸B/所选相机的短边像素数

    • (3). 放大倍率=所选相机芯片短片尺寸/相机短边的视野范围

    • (4).可分辨的产品精度=像元尺寸/放大倍率 (判断是否小于C)

    • (5).物镜的焦距=工作距离/(1+1/放大倍率) 单位:mm

    • (6).像面的分辨率要大于1/(2×0.1×放大倍率) 单位:lp/mm

以上仅针对镜头的主要参数进行计算选择,其他如畸变、景深、环境等,可根据实际要求进行选择。

2.针对速度和曝光时间的影响,产品是否有拖影
已知:确定每一次检测的范围为80mm×60mm,200万像素CCD相机(1600×1200),相机或产品运动速度为12m/min=200mm/s

  • 曝光时间计算步骤: 曝光时间<长边视野范围/(长边像素值*产品运动速度)
    =80mm/(1600×200mm/s)
    =1/4000s=0.00025s 故曝光时间要小于0.00025s,图像才不会拖影。

3.线扫相机和镜头的选型

  • [1] 相机选型步骤: 已知:幅宽为1600mm、检测精度为1mm/pixel、运动速度为22000mm/s、物距1300mm

    • (1).相机像素=幅宽/检测精度=1600mm/1mm/pixel=1600pixel,最少需要2000个像素,选定为2K相机;

    • (2).实际检测精度=幅宽/实际像素=1600mm/2000pixel=0.8mm/pixel (3).扫描行频=运动速度/实际检测精度=22000mm/s/0.8mm/pixel=27500pixel/s=27.5KHZ

综上,应选择2048像素28KHZ 像元尺寸10um的线扫相机

  • [2] 镜头选型步骤:

    • (1). sensor长度=像素宽度像素数=0.1mm ×2048=20.48mm

    • (2).镜头焦距=(sensor长度*物距)/幅宽=20.48×1300/1600=16.64mm



FOV-H/长边分辨率 = FOV-W/短边分辨率
=单个像素对应的大小
使用背光源的精度为1~3个像素
使用正光源的精度为3~5个像素
例:使用500W像素相机 分辨率为2500*2000 视野为100mm*80mm
单个像素对应大小 = 0.04mm
背光的精度为 0.04mm~0.12mm
正光的精度为 0.12mm~0.20mm

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