怎么选工业镜头

‘壹’ 终于明白了怎样选择一个合适的工业镜头

工业相机镜头由多个透镜、可变(亮度)光圈和对焦环组成。如下图所示，在使用时由操作者观察相机显示屏来调整可变光圈和焦点，以确保图像的明亮程度及清晰度(有些镜头有固定调节系统)。

（1）镜头的接口

镜头的接口尺寸是有国际标准的，共有三种接口型式，即F型、C型、CS型，其他有M42、莱卡、哈苏、AK。F型接口是通用型接口，一般适用于焦距大于25mm的镜头；而当物镜的焦距约小于25mm时，因物镜的尺寸不大，便采用C型或CS型接口。

C接口和CS接口的区别：

①C与CS接口的区别在于镜头与摄像机接触面至镜头焦平面（摄像机 CCD光电感应器应处的位置）的距离不同，C型接口此距离为17.526mm，CS型接口此距离为12.5mm。

② C型镜头与C型摄像机，CS型镜头与CS型摄像机可以配合使用。C型镜头与CS型摄像机之间增加一个 5mm的C/CS转接环可以配合使用。CS型镜头与C型摄像机无法配合使用。

镜头成像原理：

（2）工业镜头的基本参数

镜头选择应注意：①焦距 ②目标高度 ③影像高度 ④放大倍数 ⑤影像至目标的距离 ⑥中心点/节点 ⑦畸变。

** <1> 视场（Field of view，即FOV，也叫视野范围）**

视场：指观测物体的可视范围，也就是充满相机采集芯片的物体部分。（视场范围是选型中必须要了解的）

<2> 工作距离（Working Distance,即WD）

工作距离：指从镜头前部到受检验物体的距离。即清晰成像的表面距离（选型必须要了解的问题，工作距离是否可调？包括是否有安装空间等）。

<3> 分辨率
分辨率：图像系统可以测到的受检验物体上的最小可分辨特征尺寸。在多数情况下，视野越小，分辨率越好。（在实际选择镜头时，镜头尺寸不能小于相机芯片尺寸，一定要要大于或等于相机芯片尺寸）

影响分辨率的主要因素：镜头结构、材质、加工精度等。

其它因素：

<4> 景深（Depth of view，即DOF）
景深：物体离最佳焦点较近或较远时，镜头保持所需分辨率的能力（需要了解客户对景深是否有特殊要求？）

景深和镜头的焦距、光圈、物距有关：

<5> 焦距（f）
焦距：是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式，指从透镜的光心到光聚集之焦点的距离。亦是照相机中，从镜片中心到底片或CCD等成像平面的距离。

** f = {工作距离/视野范围长边（或短边）} CCD长边（或短） *（需要记住的重要公式）

焦距大小的影响情况：

像差是影响图像质量的重要方面，常见的像差有如下六种：球差、慧差、像散、场曲、畸变、色差。

<6> 光圈与F值

光圈是一个用来控制镜头通光量装置，它通常是在镜头内。表达光圈大小我们是用F值，如f1.4，f2，f2.8。

<8> 感光芯片尺寸

相机感光芯片的有效区域尺寸，一般指水平尺寸。这个参数对于决定合适的镜头缩放比例以获取想要的视场非常重要。镜头主要缩放比例 (PMAG) 由感光芯片的尺寸和视场的比率来定义。虽然基本参数包括感光芯片的尺寸和视场，但PMAG却不属于基本参数。

<9> 光学放大倍数
用于计算主要缩放比例的公式如下：

** PMAG = CCD Size / FOV**

显示放大倍数：

显示放大倍率在显微中应用非常广泛，被测物体的显示放大倍率取决于三个因素：镜头光学倍率、工业相机感光芯片的尺寸（靶面大小）、显示器尺寸。

显示放大倍率=镜头光学倍率×显示器尺寸×25.4/耙面对角线尺寸。

为了适应不同的应用场合，镜头有多种类型，从不同的角度，就有不同的划分方法：

按光学放大倍率及焦距划分：

** 远心镜头特性：**

远心镜头（Telecentric lens），主要是为纠正传统镜头的视差而特殊设计的镜头，它可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化，这对被测物不在同一物面上的情况是非常重要的应用。此外，远心镜头(Telecentric lens)相比普通镜头，还具有低畸变，高景深，高分辨力等特性 。远心镜头由于其特有的平行光路设计一直为对镜头畸变要求很高的机器视觉应用场合所青睐，广泛应用于半导体、机械零部件，科研、激光测径，印钞等相关行业，主要完成精密测量、定位等工作任务。

1.远心特性 非远心镜头下图光学系统无法确保视场内一致的放大率，于是总会造成测量精度的下降。

2.低畸变特性 大多数精确测量的场合需要对微小畸变进行标定，优秀的远心镜头厂家采集精确的灰度图像并进行精确分析以测量畸变，使得远心镜头的畸变如此微小，更真实的还原图像。

3.高景深范围和高分辨率过小的景深会引起对比度的下降，结果会降低分辨力。远心镜头具有高的景深范围和分辨率，满足各种不同的测试要求。

远心镜头与普通镜头对比

远心工业镜头主要是为纠正传统工业镜头的视差而特殊设计的镜头，它可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化，这对被测物不在同一物面上的情况是非常重要的应用。

普通工业镜头目标物体越靠近镜头（工作距离越短），所成的像就越大。在使用普通镜头进行尺寸测量时，会存在问题。

普通镜头优点：成本低，实用，用途广。

普通镜头缺点：放大倍率会有变化，有视差。

普通镜头应用：大物体成像。

远心镜头的优点：放大倍数恒定，不随景深变化而变化，无视差。

远心镜头的缺点：成本高，尺寸大，重量重。

远心镜头的应用：度量衡方面，基于CCD方面的测量，微晶学

对镜头的选择，我们首先必须先确定客户需求：

1、视野范围、光学放大倍数及期望的工作距离：在选择镜头时，我们会选择比被测物体视野稍大一点的镜头，以有利于运动控制。

2、景深要求：对于对景深有要求的项目，尽可能使用小的光圈；在选择放大倍率的镜头时，在项目许可下尽可能选用低倍率镜头。如果项目要求比较苛刻时，倾向选择高景深的尖端镜头。

3、芯片大小和相机接口：例如2/3’’镜头支持最大的工业相机耙面为2/3’’，它是不能支持1英寸以上的工业相机。

4、注意与光源的配合，选配合适的镜头 。

5、可安装空间：在方案可选择情况下，让客户更改设备尺寸是不现实的。
实例：

转自: https://mp.weixin.qq.com/s/UlRV3u7dwINB1umyOQEi7w

‘贰’ 工业视觉摄像头怎么选型

一个典型的工业机器视觉系统包括：相机、镜头、光源、图像处理单元（或图像采集卡）、图像处理软件、触发模块、通信/输入输出单元等部分组成。各个部分之间相互配合，最终完成其检测要求。

1.相机镜头

2.光源

3.被测物体

4.传感器

5.电控系统

6.视觉图像处理器

‘叁’ 请教：如何为工业相机选配镜头

1. 首先你需要确定你相机的接口（C-mount，F-mount，CS-mount 或其它）；

2. 然后需要知道你相机感光芯片的靶面U1XU2（12.8mmX9.6mm），一般相机都有这个参数。

3. 紧接着获取你要拍摄的视场FOV（即你要拍摄的视野大小，如10cmX6cm）和工作距离WD（即镜头前端到拍摄目标的距离）

4. 把靶面，视场，工作距离单位统一，如将所有单位转换为mm。

5. 镜头一般以mm为单位，f镜头焦距,选宽边计算，根据相似三角形算法有如下公式：

   f=WD*U1/FOV，即焦距=工作距离*靶面宽/视场宽，得出一个焦距值，然后再选长边计算得出另一个焦距值，从这两个焦距值当中选小的那个作为焦距值，如得出16mm和25mm焦距值，要选16mm。为什么要选小的，看计算公式或实践一下就知道了哈。

6. 根据你相机的接口选择对应焦距的镜头吧。

7. 如果需要变焦镜头，计算方法是一样的。一般工业应用定焦镜头会用的多些。

   
   

   其实，最最简单的办法，就是让卖工业镜头的人给你计算，哈哈，省时省力。
   

   
   

‘肆’ 挑选工业镜头的需要知道参数要素有哪些

1、合适的分辨率
根据目标的要求精度，反推出相机的像素精度。相机单方向分辨率=单方向视野范围除以理论精度。
例如对于视野大小为10*10mm的场合，要求精度为0.02mm/pixel,则当方向上分辨率=10/0.02=500.然而考虑到相机边缘视野的畸变以及系统的稳定性要求，一般不会只用一个像素单位对应一个测量精度值，一般选择倍数为4或者更高，这样相机单方向分辨率为2000，相机的分辨率=2000*2000=400万，所以选用500万像素的相机即可满足。
2. 足够的相机帧率
当被测物体有运动要求时，要选择帧数较高的工业相机，一般来说分辨率越高，帧数越低。
3. 合适的镜头
选择的镜头的支持CCD尺寸要大于等于相机CCD传感器芯片的尺寸，另外安装座是C、CS或F型接口也要匹配，同时考虑镜头的工作距离，是否留有足够空间等。
选择工业镜头可以了解灿锐科技，经过长期的集累，灿锐科技已经形成完整的产品体系，以满足客户对不同视场、不同精度的需求；针对市场对大视场高精度的测量需求，灿锐光学所生产的远心镜头经过不断的升级和改良，测量精度较老一代产品有本质的提高，使测量精度达到微米量级；

‘伍’ 工业相机镜头应该选择哪家

目前国内做工业镜头有海康、长步道、 灿锐、视清等。<br>不同工业镜头的成像质量有着有着千差万别，就算是同一类型的工业镜头也是如此，这主要是由于材质、加工精度和镜片结构的不同等因素造成的，同时也导致不同档次的工业镜头镜头价格从几百元到几万元的巨大差异。<br>比较着名的如四片三组式天塞镜头、六片四组式双高斯镜头。对于镜头设计及生产厂家，一般用光学传递函数OTF （Optical Transfer Function）来综合评价镜头成像质量，光学系统传递的是亮度沿空间分布的信息，光学系统在传递被摄景物信息时，被传递之各空间频率的正弦波信号，其调制度和位相在成实际像时的变化，均为空间频率的函数，此函数称为光学传递函数。OTF- 般由调制传递函数MTF（Molation Transfer Function）与位相传递函数PTF（PhaseTransfer Function ）两部分组成。<br>可以来看一下Regem Marr 研祥金码，内置丰富的IO接口，支持复杂现场需求。集成多组可控光源，实现光源分路独立控制，响应你的柔性化生产需求。传感器多核并行处理，提高整体读取速度。即插即用快速安装，一步到位轻松设定。<br>分支机构遍布全国，各分机构配备多名现场专家快速响应，提供优质的专业服务；全国联保，24小时内回应客户需求。

‘陆’ 选择工业镜头有哪些注意事项

1) .与之相配的相机的芯片尺寸是多大；2).相机的接口类型是哪种的，c接口，cs接口还是其它接口。3).镜头的工作距离；4).镜头视场角；5).镜头光谱特性；6).镜头畸变率；7).镜头机械结构尺寸；详情可以咨询灿锐科技

‘柒’ 如何选择工业相机镜头

选择工业相机镜头时，要注意：
1. C接口还是CS接口，C接口的接口距离是17.5mm，CS接口的接口距离是12.5mm，用错了就不能合焦；
2. 要根据感光器件的大小来选择镜头，是2/3寸感光芯片的要选择对应成像圈的镜头，如果选择了1/3"或1/2“的，会出现很大的暗角。
3. 选择焦距，即选择视野范围比观测范围稍大一点的镜头。
4. 景深与光环境的配合，光线充足，配备光源照射的地方可以选用小光圈，加大景深，提高拍摄清晰度。光线不足的地方需要稍大一点的光圈或采用高感光度的感光芯片。

‘捌’ 如何选择工业相机、工业镜头

由于工业相机的类别多种多样，不同行业的应用，用户应该选择最适合自己的产品。在选购合适的工业相机时，需要从以下几方面着手选购：
第一、先明确需求，要先确定检测产品的精度要求，要确定相机要看的视野大小，要确定检测物体的速度，同时确定是动态检测还是静态检测。
第二、确定硬件类型，硬件的相关参数会影响其性能，因此在确定硬件类型前要先确定其相关参数，包括以下几点：
1、相面像素大小的确定；
目前市面上的软件精度一般是没有误差的，也就是通常所说的亚像素，但虽软件没有误差，但硬件的误差是不可避免的，所以现在市场上的机器视觉系统一般都保证在误差为一个像素，所以要通过如下计算公式：精度=视野（长或宽）÷相机像素（长或宽）
2、相机传输方式的确定，针对目前市面上的相机传输方式及其应用的优缺点如下所述：
1）模拟相机（PCI采集卡），对速度要求不高可选择。
2）USB接口相机，系统只用到单个相机的可先择，要求高速的时候可先择。
3）1394接口相机，系统用到多个相机的时候可先择，要求高速的时候可先择。
3、相机的触发方式的选择；
1）连续采集模式：对静态检测可选择，产品连续运动不能给触发信号的可选择；
2）软件触发模式：对动态检测可选择，产品连续运动能给触发信号的可选择；3）硬件触发模式：对高速动态检测可选择，产品连续高速运动能给触发信号的可选择。
工业镜头产品中，灿锐光学的产品就不错，他们家的远心镜头、定位镜头，显微镜头这些产品研发生产技术已经很成熟了，标准产品适配市面上绝大多数工业相机，还可以根据客户需求定制开发，有强大的技术团队，十年的行业沉淀，可以考虑他们家！

‘玖’ 工业镜头有哪些分类国产工业镜头有哪些品牌推荐

按工业镜头等效焦距可分为：广角工业镜头、长焦距工业镜头、中焦距工业镜头、远心工业镜头、微距工业镜头。
国内工业镜头厂家还是不少的，不过做得时间久。有专利的申请的就不多了，大多数厂家是贴牌的，灿锐是专门做工业镜头的，有近10年历史了，有自己的研发团队和技术创新，性价比也不错，可以去做相关了解。

‘拾’ 如何检验一支工业镜头的好坏

检验工业镜头的好坏主要看产品的精确度和清晰度，目前国内做工业镜头最厉害的要数灿锐光学，其一键式测量镜头全系使用双侧远心光学结构，拥有非常好的重复测量精度。例如φ100MM标准测量镜头系列测量块规尺寸拍摄多组数据，可以做到±1UM 的重复测量精度。具体可上“灿锐光学”官网了解更多。