工業鏡頭是機器視覺系統中十分重要的成像元件,系統若想完全發揮其作用,工業鏡頭必須能夠滿足要求才行。隨著機器視覺系統在精密測量領域的廣泛應用,普通工業鏡頭難以滿足要求,而遠心鏡頭應運而生。
遠心鏡頭主要為矯正傳統工業鏡頭視差而設計,它可以在一定的物距范圍內,使得到的圖像放大倍率不變,從而彌補普通工業鏡頭“近大遠小”的視覺效果,滿足精密測量的要求。遠心鏡頭按設計原理可分為:像方遠心光路、物方遠心光路和雙側遠心光路。
像方遠心光路的光路圖如下圖 。它是將孔徑光闌放置在物方焦平面上,像方主光線平行于光軸主光線的會聚中心位于像方無窮遠。這種鏡頭的特點是放大倍率與像距無關,可以消除像方調焦不準引入的測量誤差。
物方遠心光路的光路圖如下圖。它是將孔徑光闌放置在光學系統的像方焦平面上,物方主光線平行于光軸主光線的會聚中心位于物方無限遠。這種鏡頭的特點是在合理的活動范圍內,物體的放大倍率與物距無關。即使物距發生改變,像高也并不會發生改變,即測得的物體尺寸不會變化。根據這個原理設計出來的鏡頭為物方遠心鏡頭,簡稱遠心鏡頭。
雙側遠心光路就是我們常說的雙遠心光路,光路圖如下圖。它綜合了像方遠心和物方遠心的雙重優點,在景深范圍內,物體離得遠近或者相機離得遠近,都不會影響到成像系統的放大倍數,即像不隨物距和相距的變化而變化。根據雙側遠心光路設計出來的鏡頭為雙遠心鏡頭。
正所謂“弱水三千,只取一瓢飲”。在遠心鏡頭選型過程中,需要我們根據實際情況,從百萬只鏡頭中,挑選出適合我們的那一個。在了解了遠心鏡頭的光路原理之后,讓我們來看看鏡頭參數的含義吧!
前面提到,物方遠心鏡頭簡稱為遠心鏡頭。遠心鏡頭常用參數包括倍率、工作距離、物方分辨率、景深、數值孔徑NA等。在眾多參數中,可能會讓大家困惑的參數,應該是數值孔徑NA了吧。
遠心鏡頭中提到的數值孔徑NA指像方數值孔徑,數值孔徑NA值越大,鏡頭分辨率和亮度越佳。數值孔徑NA與物方分辨率的對應關系為:
雙遠心鏡頭常用參數相對于遠心鏡頭來說更容易理解。它包括倍率、物方分辨率、工作距離、景深、遠心度等。在這些參數中,各參數的對應關系與遠心鏡頭的對應關系相一致。需要特別解釋的一下,應該只有遠心度了。它是評價遠心鏡頭和雙遠心鏡頭好壞的重要參數之一。
遠心度是指主光線偏離光軸的角度。角度越小,遠心度越好,鏡頭的倍率誤差越小。在測量過程中的表現為:在景深范圍內,保證不同工作距下,物體的放大率是一樣的。它是彌補普通工業鏡頭“近大遠小”這一弊端的重要因素。
遠心鏡頭(tou)和(he)雙(shuang)遠心鏡頭(tou)常用于(yu)精密測(ce)量領域。在解釋完他(ta)們(men)的光(guang)路原理和(he)參(can)數意義(yi)后,大家有沒有困(kun)惑,遠心鏡頭(tou)和(he)雙(shuang)遠心鏡頭(tou)在景(jing)深范(fan)圍內(nei),工(gong)作距離(li)都不會(hui)影響(xiang)成像倍率,且(qie)畸變值都很小(xiao)。那在選(xuan)型(xing)過程中,如何取舍呢?雙(shuang)遠心鏡頭(tou)當然(ran)是靠實力取勝啦。
雙遠心鏡(jing)(jing)頭相對于遠心鏡(jing)(jing)頭景(jing)深更大。當其他參數(shu)相同的(de)情況下(xia),雙遠心鏡(jing)(jing)頭的(de)工作(zuo)范圍比(bi)遠心鏡(jing)(jing)頭的(de)工作(zuo)范圍要大,可(ke)觀測(ce)的(de)范圍更廣。當我們需要觀測(ce)的(de)物體(ti)高度(du)差比(bi)較(jiao)大時,可(ke)以優先(xian)考慮雙遠心鏡(jing)(jing)頭。
雙(shuang)遠(yuan)心(xin)鏡頭(tou)相(xiang)對于(yu)遠(yuan)心(xin)鏡頭(tou)遠(yuan)心(xin)度也(ye)更(geng)高(gao)。在精(jing)密測量的選(xuan)型(xing)過程中,如果對觀測物(wu)體(ti)精(jing)度要求很高(gao)時,雙(shuang)遠(yuan)心(xin)鏡頭(tou)會是一個更(geng)好的選(xuan)擇。
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