關(guān)于遠心鏡頭的原理、應用范圍及其選型

　　工業(yè)鏡頭是機器視覺(jué)采集系統的重要組成部分，遠心鏡頭是鏡頭大家族中相對年輕的成員，并且正以其獨特的性能，成為最善良的明星，什么是遠心鏡頭,遠心鏡頭的原理。但是，也因為遠心鏡頭被引入時(shí)間比較短，其很多特性還未廣泛的為人們所熟知，本文即是本著(zhù)向大家介紹遠心鏡頭基礎知識的原則，從遠心鏡頭的原理，應用范圍，選型方法三個(gè)方面，對其進(jìn)行綜合闡述，揭秘光在遠心系統里經(jīng)歷的神秘的藝術(shù)之旅。

　　第一部分：遠心鏡頭的原理說(shuō)明

　　首先，我們從非遠心鏡頭的幾個(gè)問(wèn)題說(shuō)起。第一個(gè)問(wèn)題，一般鏡頭在成像過(guò)程中，當工作距離發(fā)生變化時(shí)，其所成圖像大小會(huì )相應的發(fā)生變化，造成的結果就是同一個(gè)焦距的鏡頭，對應不同的物距，將會(huì )有不同的放大倍率，這一現象跟人類(lèi)視覺(jué)系統的近大遠小視覺(jué)差類(lèi)似。這一問(wèn)題在某些應用場(chǎng)合是可以被忽略甚至加以利用的，但是當我們的視覺(jué)系統被用來(lái)執行精密測量任務(wù)時(shí)，這一特性則會(huì )成為極大的阻礙。第二個(gè)問(wèn)題，普通的鏡頭都存在一定范圍的景深，當被測物體不在鏡頭的景深范圍內時(shí)，圖像就會(huì )變得模糊，無(wú)法清晰聚焦，為此，設計師們在普通鏡頭上設計了調焦環(huán)，當工作距離發(fā)生變化時(shí)，可以通過(guò)調節對焦面來(lái)看清楚感興趣的區域。問(wèn)題是，如果被測物體本身的深度超出了一定范圍，鏡頭始終沒(méi)辦法同時(shí)看清首尾兩端，這個(gè)問(wèn)題，必須通過(guò)其他的途徑來(lái)解決。第三個(gè)問(wèn)題，隨著(zhù)現在成像芯片分辨率的不斷提高，用戶(hù)對測量精度的要求也越來(lái)越苛刻，普通的鏡頭受制于其光學(xué)成像的原理，最好的也只能做到10um左右，視覺(jué)檢測領(lǐng)域需要精度更高的成像產(chǎn)品。

　　雙遠心鏡頭即是為了解決這些問(wèn)題應運而生的。雙遠心鏡頭通過(guò)在光學(xué)系統的中間位置放置孔徑光闌，使主光線(xiàn)一定通過(guò)孔徑中心點(diǎn)，則物體側和成像側的主光線(xiàn)一定平行于光軸進(jìn)入鏡頭。入射平行光保證了足夠大的景深范圍，從鏡頭出來(lái)的平行光則保證了即是工作距離在景深范圍內發(fā)生大幅度變化，成像的高度也就是放大倍率不會(huì )發(fā)生變化。

　　第二部分：遠心鏡頭使用范圍

　　什么情況下應該選用遠心鏡頭呢?根據筆者多年從事機器視覺(jué)產(chǎn)品選型的經(jīng)驗，再次給讀者一些參考，如下情況，建議選用雙遠心鏡頭。

　　1)當被檢測物體厚度較大，需要檢測不止一個(gè)平面時(shí)，典型應用如食品盒，飲料瓶等。

　　2)當被測物體的擺放位置不確定，可能跟鏡頭成一定角度時(shí)。

　　3)當被測物體在被檢測過(guò)程中上下跳動(dòng)，如生產(chǎn)線(xiàn)上下震動(dòng)導致工作距離發(fā)生變化時(shí)。

　　4)當被測物體帶孔徑、或是三維立體物體時(shí)。

　　5)當需要低畸變率、圖像效果亮度幾乎完全一致時(shí)。

　　6)當需要檢測的缺陷只在同一方向平行照明下才能檢測到時(shí)。

　　7)當需要超過(guò)檢測精度時(shí)，如容許誤差為1um。

　　第三部分：遠心鏡頭的選型方法

　　遠心鏡頭的選型辦法其實(shí)跟普通光學(xué)系統中的鏡頭類(lèi)似，需要關(guān)注的幾個(gè)點(diǎn)如下：

　　兼容的CCD靶面尺寸。這一點(diǎn)跟普通鏡頭的選擇類(lèi)似，要求遠心鏡頭兼容的CCD靶面大于或等于配套的相機靶面，否則會(huì )造成分辨率的浪費。

　　接口類(lèi)型。目前遠心鏡頭提供的接口類(lèi)型也跟普通鏡頭類(lèi)似，有C口，F口等，只要跟相機配套即可使用。

　　放大倍率，或成像范圍。當放大倍率和CCD靶面確定時(shí)，成像范圍即確定，反之亦然。

　　工作距離。一般以上三點(diǎn)選定的情況下，工作距離已經(jīng)確定在一個(gè)范圍之內，這是其成像光路決定的。需要注意的就是此工作距離是否滿(mǎn)足實(shí)際使用要求。當選用遠心系統進(jìn)行檢測時(shí)，我們建議先選定鏡頭，依據其工作距離設計其他機械結構。

　　景深范圍。在滿(mǎn)足前面幾個(gè)使用條件的前提下，景深范圍越大，說(shuō)明遠心系統的光學(xué)特性越好，在選型時(shí)可作為參考。

　　因為遠心鏡頭的這些特性，導致其生產(chǎn)工藝要求非常高，所以目前主要的生產(chǎn)廠(chǎng)家都在國外，維視圖像作為國內領(lǐng)先的遠心光學(xué)自主品牌，其BT系列雙遠心產(chǎn)品以其超高的精度，穩定性和性?xún)r(jià)比，正在取得越來(lái)越多客戶(hù)的認可，希望在遠心光學(xué)這條路上，我們能陪伴您一起成長(cháng)，為機器視覺(jué)這個(gè)大家庭的建設，貢獻自己的一份力量。

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