远心工业镜头怎么选型

‘壹’ 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

‘贰’ 怎么选择远心镜头，有哪些点是要做参考和注意的

近些年机器视觉在高速发展，很多专业人员在系统集成中对普通镜头的选型已经有了一定了解，但是对远心镜头的选型还经常是一头雾水，即便在技术人员的帮助下选择完镜头，在使用过程中还是不知道该注意哪些问题。
远心镜头和相机的匹配选择原则和普通工业镜头是一样的，只要其靶面的规格大于或等于相机的靶面即可。使用过程中请留意，在远心镜头的物镜垂直下方区域范围的都是远心成像，而超出此范围的区域，就不是严格意义上的远心成像了，这点在实际的使用中一定要注意，否则会产生不必要的偏差。
在选择远心镜头时，首先应明白在什么时候需要时选择远心镜头。根据远心镜头原理特征及独特优势，当检查物体遇到以下情况时，最好选用远心镜头：
1、当需要检测有厚度的物体时（厚度>1/10 FOV直径）。
2、需要检测不在同一平面的物体时。
3、当不清楚物体到镜头的距离究竟是多少时。
4、当需要检测带孔径、三维的物体时。
5、当需要低畸变、图像效果亮度几乎完全一致时。
6、当缺陷只在同一方向平行照明下才能检测到时。
选择远心镜头，首先应明白远心镜头相关指标对应使用条件：
1、物方尺寸：拍摄范围。
2、像方尺寸：使用的CCD的靶面大小。
3、工作距离：物方镜头前表面距离拍摄物的距离。
4、分辨率：使用的CCD像素大小。
5、景深：镜头能成清晰像的范围。像/物倍率越大景深越小。
6、接口：照相机接口，多为C，T等接口。
根据使用情况（物体尺寸和需要的分辨率）选择物方尺寸合适的物方镜头和CCD或CMOS相机，同时得到像方尺寸，即可计算出放大倍率，然后根据产品列表选择合适的像方镜头。选择过程中还应注意景深指标的影响，因为像/物倍率越大景深越小，为了得到合适的景深，可能还需要重新选择镜头。
具体链接远心镜头产品，可以看看灿锐科技。作为国内首个自主研发制造出远心镜头的企业，他们家的远心镜头产品真心不错，自己的生产链生产、中国自己的品牌、精度高体验优良，可以做相关的了解。

‘叁’ 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。

‘肆’ 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

‘伍’ 镜头焦距的如何选择镜头

镜头是工业视觉系统的一个重要组成部分正确地选择镜头是视觉系统设计的很重要的一环。这里给大家提供镜头选择的一个基本思路。1. 工作波长、变焦与定焦视觉系统通常使用环境是在可见光范围内，这样的镜头是我们最常用的，也有一些系统比较特殊，使用环境是在紫外或者红外波段，需要选用专门的紫外或者红外镜头。大多数视觉系统的工作距离和放大倍数是不变的，因此镜头焦距也是固定的，但部分系统需要在工作距离变化后保持放大倍数稳定，或者在工作距离不变的情况下获得不同的放大倍数，这样我们需要选用变焦镜头。2. 远心镜头与标准工业镜头 对于精密测量的系统，需要选用远心镜头，它的特点是：物体在景深范围内移动，光学放大倍数不变，这就避免了测试过程中工作距离的轻微改变导致系统放大倍数的变化，保证了系统规定测量精度。对于一般的工业测量、缺陷检测或者定位等，对物体成像的放大倍率没有严格要求，只要选用畸变小的镜头，就可以满足要求。3. 靶面大小与分辨率 镜头成像面大小必须大于与之配套的CCD相机的靶面，这样CCD相机的芯片才能得到充分的利用。镜头的选择要考虑其分辨率要与相机的像元大小等匹配，这样设计的系统能充分利用CCD相机的分辨精度，还能使系统的经济性达到最佳。4. 视场角与焦距通过系统要求的视场角可以找到对应焦距的镜头，而通过系统提供的分辨率和相机的像元等参数，可以利用基本的几何光学原理计算出合适的系统焦距。下面来看一个实际的镜头选型的例子：为视觉检测系统选择镜头，已知条件是：相机靶面为2/3”，像元尺寸为6.45um x6.45um ，C-mount，工作距离大于200mm，系统分辨率为0.05mm， 光源采用白色LED光源。第一：因为采用白色光源，所以肯定是普通的可见光镜头；第二：工作距离不变，分辨率固定，可以知道镜头是定焦镜头；第三：相机的Nyquist频率为：1000/(2x6.45)=77.5，所选用的镜头分辨率应该不小于77.5lp/mm，这样才能保证系统分辨率最佳；第四：工作焦距计算：镜头放大倍数为M=6.45/(0.05X1000)=0.13，焦距=工作距离*放大倍数/（放大倍数+1）=23mm，选择25mm焦距的镜头；第五：根据以上说明，我们选择的镜头是：2/3”， C-mount，焦距为25mm，分辨率在80-100lp/mm的工业镜头。

‘陆’ 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；

‘柒’ 工业镜头的选择

工业镜头上面标注的50毫米是这个镜头的焦距，也就是说你目前手头的镜头是一个50毫米焦距的定焦镜头，1:2.6应该是镜头的光通量，这个比值越小，光通量也就越好，焦距解释起来很麻烦，只能画原理图，景深其实就是当两个物体不在同一平面的时候，镜头都能清晰聚焦成像并且不发生光学变形，这种大景深双远心镜头（我以前用过BTOS BT系列双远心镜头）的表现会更好一些，因为这些名词解释出来还是比较抽象的。我就不亲自作图说明了，希望下图能给你带来帮助。

‘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！