工業相機鏡頭參數與選擇

   在自動化工業領域中,使用機器視覺作位置判斷或者是瑕疵檢測是很常見的事情,所以這之中就會牽涉到如何幫工業相機挑選適合的鏡頭就變成很重要的事情,有適合的鏡頭才有機會讓照片呈現出需要看到的特徵。

 

挑選工業相機鏡頭前,有幾個參數得先了解

 

  • 焦距(Focus Length)

焦距是鏡頭中心點到平面上形成清晰影像之間所需的距離。焦距的大小會影響視角的大小。 焦距數值小,視角就大,看到的範圍也大。反之焦距大,視角就小,看到的範圍就小。

  • 鏡頭接口(Mount)

工業鏡頭與工業相機的連接方式。規格包括C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75等。常用的則是C-Mount規格。

 

  • 景深(Deep of Field, DOF)

景深是指在被攝物體聚焦清楚後,在物體前後一定距離內,其影像仍然清晰的範圍。景深跟鏡頭的光圈值、焦距、拍攝距離有關。

-光圈大,景深則小。光圈小、景深則大。

-焦距長,景深則小。焦距短,景深則大。

-拍攝距離小,景深則小。拍攝距離大,景深則大。

  • 光圈(Aperture)

通常用F表示,其為鏡頭焦距f和通光孔徑D的比值,F越小,光圈越大。F越大,光圈越小。通常鏡頭上都會標註最大F值。

 

  • 解析度(Resolution)

解析度指的是鏡頭能量測物體細節的能力。解析度越高的鏡頭成像越清晰。

 

  • 視野範圍(Field of View,FOV)

相機實際成像所看到的區域的大小。

 

  • 工作距離( Working Distance, WD)

鏡頭第一工作面到量測物體平面的距離。

 

  • 數值孔徑(Numerical Aperture, NA)

數值孔徑等於物體與物鏡間媒質的折射率n與物鏡孔徑角的一半(a\2)的正弦值的乘積(公式為N.A=n*sina/2)。數值孔徑跟其它光學參數有關,它跟解析度成正比,也與放大率成正比。 數值孔徑大,解析度則高,數值孔徑小,解析度則小。

 

  • 光學放大倍數(Magnification,ß)

晶片尺寸除以視野範圍(CCD/FOV)

 

  • 法蘭距(Flange distance)

法蘭距相機接口平面到晶片的距離。在線掃描鏡頭或者大感應尺寸相機的鏡頭選擇時,法蘭距是一個重要參數,它會直接決定鏡頭的配置。有時候就算是相機接口相同,但相機廠商不同時, 也會造成不同的法蘭距數值。

 

  • 對應最大CCD尺寸 (Sensor Size)

這是指鏡頭成像直徑可覆蓋的最大CCD尺寸。常見規格有1/2″、2/3″、1″和1″以上。

 

 

 

了解了鏡頭的參數後,再來就是如何挑選鏡頭

 

  • 確認鏡頭接口與對應的最大CCD尺寸:

確認所選用的工業相機與工業相機鏡頭接口是否匹配。工業鏡頭的最大CCD尺寸是否大於會等於工業相機中的CCD尺寸

 

  • 選擇適合的鏡頭焦距(f):

其可由工作距離(WD),相機尺寸(Sensor Size),以及視野(FOV)三個參數來算出

  • 選擇適合的光圈(Aperture):

光圈大小決定圖像的亮度。拍攝高速移動的物體時、則曝光時間需要短,這時該選用大光圈鏡頭,提高圖像的亮度。

 

 

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