光的*藝術(shù)之旅

——遠心鏡頭原理及選型方法寶典

     工業(yè)鏡頭是機器視覺采集系統(tǒng)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*的性能，成為zui善良的明星。但是，也因為遠心鏡頭被引入時間比較短，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，選型方法三個方面，對其進行綜合闡述，揭秘光在遠心系統(tǒng)里經(jīng)歷的神秘的藝術(shù)之旅。

*部分：遠心鏡頭的原理說明

首先，我們從非遠心鏡頭的幾個問題說起。*個問題，一般鏡頭在成像過程中，當工作距離發(fā)生變化時，其所成圖像大小會相應的發(fā)生變化，造成的結(jié)果就是同一個焦距的鏡頭，對應不同的物距，將會有不同的放大倍率，這一現(xiàn)象跟人類視覺系統(tǒng)的近大遠小視覺差類似。這一問題在某些應用場合是可以被忽略甚至加以利用的，但是當我們的視覺系統(tǒng)被用來執(zhí)行精密測量任務時，這一特性則會成為極大的阻礙。第二個問題，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(nèi)時，圖像就會變得模糊，無法清晰聚焦，為此，設計師們在普通鏡頭上設計了調(diào)焦環(huán)，當工作距離發(fā)生變化時，可以通過調(diào)節(jié)對焦面來看清楚感興趣的區(qū)域。問題是，如果被測物體本身的深度超出了一定范圍，鏡頭始終沒辦法同時看清首尾兩端，這個問題，必須通過其他的途徑來解決。第三個問題，隨著現(xiàn)在成像芯片分辨率的不斷提高，用戶對測量精度的要求也越來越苛刻，普通的鏡頭受制于其光學成像的原理，的也只能做到10um左右，視覺檢測領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題應運而生的。雙遠心鏡頭通過在光學系統(tǒng)的中間位置放置孔徑光闌，使主光線一定通過孔徑中心點，則物體側(cè)和成像側(cè)的主光線一定平行于光軸進入鏡頭。入射平行光保證了足夠大的景深范圍，從鏡頭出來的平行光則保證了即是工作距離在景深范圍內(nèi)發(fā)生大幅度變化，成像的高度也就是放大倍率不會發(fā)生變化。具體光路圖如下請參考：

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(jù)筆者多年從事機器視覺產(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，需要檢測不止一個平面時，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。

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

4）當被測物體帶孔徑、或是三維立體物體時。

5）當需要低畸變率、圖像效果亮度幾乎*一致時。

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。

7）當需要超過檢測精度時，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跟普通光學系統(tǒng)中的鏡頭類似，需要關注的幾個點如下：

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

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

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

4） 工作距離。一般以上三點選定的情況下，工作距離已經(jīng)確定在一個范圍之內(nèi)，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足實際使用要求。當選用遠心系統(tǒng)進行檢測時，我們建議先選定鏡頭，依據(jù)其工作距離設計其他機械結(jié)構(gòu)。

5） 景深范圍。在滿足前面幾個使用條件的前提下，景深范圍越大，說明遠心系統(tǒng)的光學特性越好，在選型時可作為參考。

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)廠家都在國外，維視圖像作為國內(nèi)的遠心光學自主品牌，其BT系列雙遠心產(chǎn)品以其超高的精度，穩(wěn)定性和性價比，正在取得越來越多客戶的認可，希望在遠心光學這條路上，我們能陪伴您一起成長，為機器視覺這個大家庭的建設，貢獻自己的一份力量。