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工业镜头如何选型
2020-02-27

一、工业镜头的基本参数

视场:Field of View,即FOV,也叫视野范围,指可以观测到的物体的可视范围。

工作距离:Working Distance,即WD,指从镜头前部到受检物体表面的距离,在该距离下镜头可以清晰成像。

分辨率:Resolution,指镜头可清晰分辨被拍摄物体细节的能力,在像平面1mm内可以分辨开的黑白相间的线条对数,分辨率的单位是“线对/毫米”(lp/mm)。一般说的百万象素级的镜头,分辨率为100线对/mm。

景深:Depth of View,在景物空间中,位于调焦平面前后一定距离内还能够清晰成像的纵深距离,也就是在实际像平面上获得相对清晰影像的景物精简深度范围。

焦距:Focal Length,焦距是从镜头的中心点到焦平面上所形成的清晰影像之间的距离,焦距数值小,视角大,所观察到的范围也大,但距离远的物体成像不是很清晰,焦距数值大,视角小,观察范围小,但距离较远的物体也可以清晰成像,有定焦和变焦两种镜头型号。相见的工业镜头焦距有:5mm、8mm、12mm、25mm、35mm、50mm、75mm等。一般来讲,焦距越小,视野越大。

光圈:Iris,是一个用来控制光线透过镜头进入机身内感光面光量的装置,在拍摄高速运动物体时候,由于曝光时间短,需要使用大光圈。光圈大小一般用F表示,以镜头焦距f和通光孔径直径D的比值来衡量,当光圈物理孔径不变时,镜头中心与感光器件距离越远,F值越大,光圈越小;反之,F值越小,光圈越大。一般通过调整通光孔径大小来调节光圈,完整的光圈数值系列如下:F1,F1.4,F2,F2.8,F4,F5.6,F8,F11,F16,F22,F32,F44,F64。

 

二、远心镜头的计算方式

远心镜头的公式为FOV= CCD格式大小/镜头放大倍率

例:相机:GN-5500MG22(500W相机)

感光芯片尺寸大小 12.4mm X 9.8mm

水平/垂直分辨率 2592px X 2048px

水平/垂直像素尺寸 4.8µm X 4.8µm

镜头选用GN-WWH05-110AT,放大倍率0.5倍,则视场大小H=12.4/0.5 = 24.8mm, V=9.8/0.5=19.6mm

而像素精度 = 视场(长*宽)/相机分辨率(长边*短边)(与普通镜头计算一致)

同样对于该相机与镜头,则像素精度为:长边 = 24.8/2592 =0.009mm, 短边 =19.6/2048=0.009mm

 

三、选择普通镜头

对于普通的工业镜头,首先确定相机接口和对应的镜头接口(C/CS 差5mm的垫圈),然后确定工作距离(WD)和要拍摄的视野(FOV),

根据这两个参数以及相机的靶面尺寸(即上面的感光芯片尺寸)确定镜头焦距。对应的计算公式如下:

焦距f = WD × 靶面尺寸( H or V) / FOV( H or V)

  视场FOV ( H or V) = WD × 靶面尺寸( H or V) / 焦距f

  视场FOV( H or V) = 靶面尺寸( H or V) / 光学倍率

  工作距离WD = f(焦距)× 靶面尺寸/FOV( H or V)

  光学倍率 = 靶面尺寸( H or V) / FOV( H or V) (远心镜头计算一致)

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