工业相机镜头焦距、工作距离、视野等选型的计算
发布时间: 2022-05-19 19:24:25 来源:kok彩票平台 作者:kok彩票官网

  对于镜头而言,可观察到的视场跟镜头放大倍率及相机芯片选择有关。因此通常建议根据被观察物体的尺寸,先确定所需的视场,再确定相机芯片尺寸及镜头放大倍率。在实际工程项目中,考虑到机械误差等问题,视场通常要大于待观测物体的实际尺寸,以确保在机械误差的范围内,物体始终位于视觉系统的可视范围内。

  机器视觉行业里提到的镜头光学放大倍率通常是指垂轴放大倍率,即像和物的大小之比,计算方法如下:

  此时应取小的倍率0.825x 作为待选镜头的光学放大倍率。否则,短边视场将不能满足要求。(若取0.88倍,则短边视场=6.6mm/0.88x=7.5mm8mm)。

  在实际工程项目中,通常无需长短边都计算。经验的方法是:若视场接近于正方形或圆形,则取短边计算;若视场为长条形,则取长边计算。

  另外,您还可能听到过电子放大倍率和显示器放大倍率两个名词。他们与光学放大倍率相关却不相同,但三者常被混淆,故在此说明。

  电子放大倍率是指当相机上的图片显示在屏幕上时的图像放大倍数。如相机芯片是1/2英寸(对角线英寸,则电子放大倍率= 14*25.4mm/ 8mm=44.45x。

  显示器放大倍率是指通过镜头在显示器上呈现的物体的放大倍率。如已指镜头光学放大倍率为0.2x, 相机及显示器的电子放大倍率是44.5x, 则显示器放大倍率=光学放大倍率*电子放大倍率=0.2x*44.5x=8.89x。

  在前面描述放大倍率和镜头像面尺寸时都涉及到相机芯片尺寸。通常相机厂商是以英寸的形式表示的,但在实际计算时,需要换算成各边以毫米为单位的计量方式。

  但有经验的朋友会发现,对于相机芯片尺寸而言,1 inch≠ 25.4mm,而有其特有的换算关系。为方便广大机器视觉从业者进行计算,在此列出常见的相机芯片尺寸对应关系,供参考。

  当然,随着相机芯片的发展,越来越多芯片种类出现。最准确的芯片尺寸计算方法是:相机像素颗数x像素尺寸=芯片尺寸。如某相机分辨率为5120x5120, 像素尺寸为4.5µmx4.5µm, 则芯片为正方形,边长=5120x4.5µm=23040µm=23.04mm。

  工业镜头的焦距(f mm)可以根据FOV(视场), WD(工作距离) 和CCD芯片尺寸计算出来:

  1.1英寸——靶面尺寸为宽12mm*高12mm,对角线英寸 ——靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm,对角线mm*高5.4mm,对角线mm,对角线mm,对角线mm,对角线m

  在光学仪器中,以光学仪器的镜头为顶点,以被测目标的物像可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角,称为视场角。

  但是D也是什么呢?如下图左边的示例,它应该是对角线构成的直径视场角(勇哥的理解)

  标准镜头:视角45度左右,使用范围较广。远摄镜头:视角40度以内,可在远距离情况下拍摄。

  镜头在成像时,特别是用短焦距镜头拍摄大视场,图像会产生形变,这种情况叫做镜头的畸变,这是由于镜头的光学结构和成像特性导致的,原因是由于视野中局部放大倍数不一致造成的图像扭曲。拍摄的视场越大,所用的镜头的焦距越短,畸变的程度就越明显,一般有桶型畸变和枕型畸变两种,可以通过图像标定减弱这种平面畸变的影响。

  景深则是镜头另一个重要的外部参数。它表示满足图像清晰度要求的最远位置与最近位置的差值,景深的计算可能会相对麻烦一些。它与镜头焦距、光圈值、工作距离和允许弥散斑的最大直径有关。由于允许弥散斑的最大直径是个相对量,它的可接受直径很大程度上取决于应用,因此在实际视觉应用中以实验和参考镜头给出的参考值为主。简单的说:

  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。有了上面的知识,我们再来看看工业相机镜头上刻的参数都是什么意思:

  聚焦环上第一行依次内容为:8mm(不幸被水印盖住了),1:1.4, C , 1/2“(这张图上看不到)

  8mm为焦距,这个镜头固定焦距(定焦镜头)。还有可变焦距的镜头,如果是家用单反相机,焦距可能18mm到140mm可变。

  光圈系数是镜头的重要内部参数,它就是镜头相对孔径的倒数,一般的厂家都会用F数来表示这一参数。例如,如果镜头的相对孔径是1:2,那么其光圈也就是F2.0。而在相机的镜头上,都会标写上这一指标。

  而由于光圈系数是相对孔径的倒数,因此,如果光圈系数的标称值数字越大,也就表示其实际光圈就越小。一般来说,镜头的光圈排列顺序是:1、1.4、2.0、2.8、3.5、4.0、5.6、8.0、11、16、22、32等等。

  随着数值的增大,其实际光孔大小也就随之减小,而其在相同快门时间内的光通量也就随之减小。

  1、从光圈值来说,1.4和1.2差了约半档,所以从进光量来说区别不是很大。

  2、从制造镜头的角度来说,从1.4上到1.2,它的制造难度要高得多,绝对不是1.4比1.2的关系,

  我见过F=1.0的镜头,杂志上见过F=0.8的镜头,这个属于技术含量的产品,不是用差多少来表达的。

  3、用大光圈的镜头,它也属于一种身份的象征,买个QQ一样开,何必去买劳斯莱斯,

  常见的有1/3, 1/2, 2/3和 1. 1的镜头可兼容1/3, 1/2, 2/3感光靶. 但1/3镜头用在1/2, 2/3和1感光靶上通常会有暗角。

  聚焦环上第二行印着0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 1, ∞m,

  第一个是对焦环刻度标尺,指示当前焦点的位置,单位“ft”是英制长度单位英尺 “foot”的英文缩写,“m”是公制长度单位米 “meter”的英文缩写,∞代表无限远;

  第二个是变焦环刻度标尺,指示当前镜头的实际焦距,单位毫米mm;第三个是光圈环刻度标尺,指示当前的光圈值,数值表示相应的F值,C代表关闭,Closed。


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