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机器视觉系统中,
工业镜头
相当于人的眼睛,其
主要作用是将目标的光学图像聚焦在图像传感器(相机)
的光敏面阵上。视觉系统处理的
所有图像信息均通过
工业镜头
得到,
工
业镜头
的质量直接影响到视觉系统
的整体性能。下面对机器视觉
工业镜头
的相关专业术语做以详解。
一、远心光学系统:
指主光线平行于
< br>工业镜头
光学轴的光学系统。而光从物体朝向镜头发出,与光学轴保持平行,甚至
在
轴外同样如此,则称为物体侧远心光学系统。
二、
远心镜头
:
远心镜头
指主光线与镜头光源平行的
工业镜头
。有物方远心,像方远心,
双侧远心。
普通工业镜头
主光线与镜头光轴有角度,因此工件上下移动时,像的大小有
变化。
双侧远心境头
主物方,像方均为主光线与光轴平行
光圈可变,可以得到高的景深,比物方远心境头更能得到稳定的像
最适合于测量用图像处理光学系统,但是大型化成本高
物方远心境头
只是物方主光线与镜头主轴平行
工件上下变化,图像的大小基本不会变化
使用同轴落射照明时的必要条件,小型化亦可对应
像方远心境头
只是像方主光线与镜头光轴平行
相机侧即使有安装个体差,也可以吸收摄影倍率的变化
用于色偏移补偿,摄像机本应都采用这种镜头
三、远心光学系统的特色:
优点:
更小的尺寸。减少镜头数量,
可降低成本。
缺点:
上下移动物体表
面时,会改变物体尺寸或位置。
优点:
上下移动物体表面时,不会改
变物体尺寸或位置。使用同轴照明时。可使用更小的尺寸
缺点
:
未使用同轴照明时,大于标准镜头的尺寸
四、远心:
远心度是指物体的倍率误差。倍率
误差越小,远心度越高。远心度有各种不同的用途,在镜头使用前,
把握远心度很重要。
远心镜头的主光线与镜头的光轴平行,远心度不好,远心镜头的使用效果就不好;远
心度
可以用下图进行简单的确认。
五、
分辨率(
μ
m
)
:
光
学系能力的尺度,
表示黑白格状图案通过镜头观察时,
1mm<
/p>
中可以分辨观察到黑白条纹的最多对数。
分辨率为两点间在无法识
别前,能靠近的最近距离测量值,例如
1
μ
m
的分辨率代表两点间在无法识别前,
能靠近的最近距离为
1
μ
m
。以下
为根据镜头的无相差光衍射情况计算理论分辨率的公式。
<
/p>
六、分辨力
(Lines
/
mm)
:
分辩力指黑白网线图镜头里影像内
1
mm
面积,可识别的黑白两色条纹数。分辨力的单位为线条
/m
m
,
例如
100
线条
/mm
代表可识别黑白间距
1/
100mm(10
μ
m)
。黑白线条的
宽度为
1/200mm(5
μ
m)
p>
。
七、水平
TV
分辨率(
TV
线条)
< br>:
宽度里的黑白水平线总条数,相当于电视机屏幕垂直高度的高度值。屏幕的垂直与水平长度比率通常
为
3:4
,因此水平宽度里的总条数为
3/4
。电视机水平分辨率为
240TV
条线,电视机屏幕水平宽度的总条数
为
320<
/p>
条线。测量镜头的分辨率时,一组黑色与白色线条应视为一条线,但是在电视机分辨率线条
方面,
一组视为
2TV
线条。
八、失真(
%
)
p>
:
失真为光学轴外的直型物体,呈现曲线时的镜头像差。镜头失真也称为镜头畸变,即光学透镜固有
的
透视失真的总称,可分为枕形失真和桶形失真,直线朝向中心的失真情况为枕形失真<
/p>
(Pincushion
Distortion
)
,向外扩张的失真称为桶形失真
(Barrel
Distortion)
。如下图示:
九、
TV
失
真(
%
)
:
TV
屏幕
上的影像失真。数值越接近零,牲能越高。
十、电视失真:
实际边长的歪曲形状与理想的形状的百分比算出的值。
十一、孔径效率边际光量(
%
)
:
< br>孔径效率为使用镜头拍摄均匀亮度的物体时,成像盘光学轴与四周区域之间的亮度差异,单位为百分
比(
%
)
,假设中央
亮度为
100
,为镜头的光学特征之一。
十二、遮蔽(
%
)
:
遮蔽为使用镜头与
CCD-TV
镜头拍
摄均匀亮度的物体时,电视机屏幕中央与边缘之间的亮度差异,单
位为百分比(
%
)
。通常使用受光组件与
CCD
组件的功率比计算此百分比。遮蔽意指镜头与
TV<
/p>
镜头的整
体表现,可使用远心光学系统以缩小遮蔽的情况。
十三、色差:
在镜头光学统中,形成影像的位置与影像放大倍率随光线波长
的不同而不同。不同波长的光线有不同
的颜色,这叫做色彩失真。光学轴上的失真叫做色
彩失真。放大倍率的差异则叫做放大倍率色彩失真。
十四、工
作距离(
WD
)
(
mm
)
:
工作距离指镜头第一个工作面到被测物体的距离。
十五、物像间距离
O/I
(
Object to Imager
)
OI
指物体到结像平面的距离。
p>
十六、焦距
f
(
m
m
)后焦距
/
前焦距
< br>
焦距为光学系统的主光点
到焦点的距离。
从最后一片镜头的顶点到
后焦点的距离,为后焦
距。从第一片镜头的顶点到前焦点的距离,为前
焦距。
十七、景深:
深度为与物体从最佳焦点前后移动
时.出现最锐利焦点的最近点与最远点之间的距离。物体侧的深度
范围称为景深。
同样,
照相机侧的范围称为焦点深度。
具体的
景深的值多少略有不同。
景深
(
Dep
th of Field
)
可以用以下的计算式计算出来:
p>
景深
=
2 x Permissible COC x
实效
F /
光学倍率
2 =
允许误差值
/ (NA x
光学倍率
)(
使用的是
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