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(yuan)(yuan)心鏡(jing)頭(tou)(tou)和雙(shuang)遠(yuan)(yuan)心鏡(jing)頭(tou)(tou)常用于精密測量領域。在解釋完他(ta)們的光路(lu)原理和參數意義后,大家有(you)沒有(you)困惑,遠(yuan)(yuan)心鏡(jing)頭(tou)(tou)和雙(shuang)遠(yuan)(yuan)心鏡(jing)頭(tou)(tou)在景深范(fan)圍內,工作距離(li)都(dou)不(bu)會(hui)影響成像倍率,且畸(ji)變值都(dou)很小。那在選型過程中,如何取舍呢?雙(shuang)遠(yuan)(yuan)心鏡(jing)頭(tou)(tou)當然是(shi)靠實力取勝啦。
雙遠(yuan)(yuan)心鏡(jing)頭(tou)相(xiang)對于遠(yuan)(yuan)心鏡(jing)頭(tou)景深(shen)更(geng)大(da)。當(dang)其他參數(shu)相(xiang)同的(de)(de)情況(kuang)下,雙遠(yuan)(yuan)心鏡(jing)頭(tou)的(de)(de)工作范圍比(bi)遠(yuan)(yuan)心鏡(jing)頭(tou)的(de)(de)工作范圍要大(da),可觀(guan)測(ce)的(de)(de)范圍更(geng)廣。當(dang)我們(men)需要觀(guan)測(ce)的(de)(de)物體高(gao)度差比(bi)較大(da)時(shi),可以優先(xian)考慮雙遠(yuan)(yuan)心鏡(jing)頭(tou)。
雙遠(yuan)心(xin)鏡(jing)頭(tou)(tou)相對于(yu)遠(yuan)心(xin)鏡(jing)頭(tou)(tou)遠(yuan)心(xin)度(du)也(ye)更(geng)高。在精(jing)密測(ce)量的選(xuan)型過程中(zhong),如(ru)果對觀測(ce)物體(ti)精(jing)度(du)要(yao)求很高時,雙遠(yuan)心(xin)鏡(jing)頭(tou)(tou)會是一個更(geng)好(hao)的選(xuan)擇。
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