对于需要使用到工业相机的人来说,在选购相机的时候,大部分都还需要选购镜头。工业相机镜头的选择过程,是将工业相机镜头各项参数逐步明确化的过程。作为成像器件,工业相机镜头通常与光源、相机一起构成一个完整的图像采集系统,因此工业相机镜头的选择受到整个系统要求的制约。还受到你的成像物和距离视野等相关。所以在选购中一般可以按以下几个方面来进行分析考虑。
一、波长、是否变焦
工业相机镜头的工作波长、是否需要变焦是比较容易确定下来的,成像过程中如果需要改变放大倍率的应用,就需要采用变焦镜头,否则采用定焦镜头就可以了。 关于工业相机镜头的工作波长,常见的是可见光波段,也有其他波段的应用。是否需要另外采取滤光措施?单色光还是多色光?能否有效避开杂散光的影响?把这几个问题考虑清楚,综合衡量后再确定镜头的工作波长。
二、特殊要求优先考虑
结合实际的应用特点,可能会有特殊的要求,应该先予明确下来。例如是否有测量功能,是否需要使用远心镜头,成像的景深是否很大等等。景深往往不被重视,但是它却是任何成像系统都必须考虑的。
三、工作距离、焦距
工作距离和焦距往往结合起来考虑。一般地,可以采用这个思路:先明确系统的分辨率,结合CCD像素尺寸就能知道放大倍率,再结合空间结构约束就能知道大概的物像距离,进一步估算工业相机镜头的焦距。所以工业相机镜头的焦距是和工业相机镜头的工作距离、系统分辨率(及CCD像素尺寸)相关的。
四、像面大小和像质
所选工业相机镜头的像面大小要与相机感光面大小兼容,遵循“大的兼容小的”原则——相机感光面不能超出镜头标示的像面尺寸——否则边缘视场的像质不保。 像质的要求主要关注MTF和畸变两项。在测量应用中,尤其应该重视畸变。
五、光圈和接口
工业相机镜头的光圈主要影响像面的亮度。但是现在的机器视觉中,最终的图像亮度是由很多因素共同决定的:光圈、相机增益、积分时间、光源等等。所以为了获得必要的图像亮度有比较多的环节供调整。 工业相机镜头的接口指它与相机的连接接口,它们两者需匹配,不能直接匹配就需考虑转接。
六、成本和技术成熟度
如果以上因素考虑完之后有多项方案都能满足要求,则可以考虑成本和技术成熟度,进行权衡择优选取。
最近,我们接到一个客户,是要检验钢板裂痕,为其选定的是1/2CCD相机,像素尺寸4.65μm*4.65μm,C接口。工作距离200mm,精度要求0.05mm。
对此我们进行了一下的分析操作:
1. 用于工业检测,其中带有测量功能,在挑选相机跟镜头的时候,是需要通过比较精密挑选的,所选镜头要求畸变要小。
2. 成像放大率和焦距
成像的放大率M=4.65/(0.05x1000)=0.093 焦距f’=L*M/(M+1)=200*0.093/1.093=17mm 物距要求大于200mm,则选择的镜头要求焦距应该大于17mm。
3. 选择镜头的像面应该不小于CCD尺寸,即至少1/2英寸。
4. 镜头的接口要求是C口,能配合相机使用。
通过上面的分析计算,我们可以初步得出这个镜头的“轮廓”:焦距大于17mm,定焦, C接口,至少能配合1/2英寸CCD使用,而且成像畸变要小。按照这些要求,可以进一步的挑选,如果多款镜头都能符合这些要求,可以择优选用。