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工业相机远心镜头的应用

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。




一、了解工业相机的相关参数能够帮助我们更好的理解相机功能,进而帮助我们完成对相机的选型工作。

1、分辨率

相机的传感器sensor是有许多像素点按照矩阵的形式排列而成,分辨率就是以水平方向和垂直方向的像素来表示的。分辨率越高,成像后的图像像素数就越高,图像就越清晰。常用的工业面阵相机分辨率有130万、200万、500万等;对于线阵相机而言,分辨率就是传感器水平方向上的像素数,常见有1K、2K、6K等。

在相机分辨率的选型上,要根据我们的项目需求而定,并不一定是分辨率越高就越好,分辨率高带来的图像数据量就大,后期的算法处理复杂度就高,而且一般分辨率大的相机,帧率一般都不会太高。

2、传感器尺寸

传感器尺寸是以有效面积(宽x高)或以对角线大小(英寸)来表示的,传感器尺寸越大,一定程度上表示相机可容纳像素个数越多,成像的画幅越大。

3、相元尺寸


像元尺寸就是每个像素的面积。单个像素面积小,单位面积内的像素数量多,相机的分辨率增加,利于对细小缺陷的检测和增大检测视场。随着像素面积的缩小,满阱能力(每个像素能够储存的电荷数量)也随之减小,造成相机动态范围的降低。

4、像素深度

像素深度是指每个像素用多少比特位表示。通常,每个像素的比特位数多,表达图像细节的能力强,这个像素的颜色值更加丰富、分的更细,颜色深度就更深。一般像素深度有1位、8位、16位、24位和32位。

1位像素深度就是有二进制来表示,也叫单色显示。

8位像素深度是最常见的,用8个二进制位来表示颜色,能表示256种颜色,这种就是常说的灰度显示。

16位是用16个二进制位来表示,能表示65536种颜色,这时就可以彩色显示啦。

24位和31位则表达的颜色信息就会更加的丰富。

5、动态范围

动态范围是用来描述每个像素能够分辨出的灰度等级。它是饱和电压(最大的输出电平)相机输出的噪声之比。宽动态范围能够使场景中非常亮和非常昏暗部分的细节同时被清晰的显示。一般来说,低动态范围的相机噪声比较多,照片会缺失亮部细节和暗部细节。

6、最大帧率

最大帧率表示的是面阵工业相机每秒能够采集并输出的最大帧数,这往往和传感器芯片和数据输出接口带宽有关。根据项目需求,对于拍摄运动物体,建议选取高帧率相机,具体帧率数要根据拍摄精度来确定。

二、像远心镜头相较普通工业镜头而言具有诸多的优点,这使得远心镜头非常适用于不同大小或有阶梯高度的目标物的尺寸检验,而且可以避免误差的产生。

1. 更精准更一致的放大率

一般标准telecentric镜头只接收与光轴平行的光束,但在使用普通telecentric镜头时,光束通过物镜后就与一般光线路径无异,因此光线会以不同的角度投射到感应芯片上,形成误差。也就是说,光束在通过一般的telecentric镜头后即失去了telecentric的特性,因此物体在感应芯片上的成像依然会变形,而且离中心点距离越远的光点变形程度越严重,因此当物体位移时,光束成像的中心位置也会跟着改变,造成放大倍率上的误差。

非Bi-telecentric镜头就算在物镜上具有良好的telecentricity特性,但就整体系统而言,非Bi-telecentric镜头的放大倍率具较低的稳定度。通过Bi-telecentric镜头的光束则在物镜与成像点皆维持着telecentric的特性,也就是说,不只物镜只接受与光轴平行的光束,物镜折射出来的的光线也与光轴平行。这种特色能克服一般telecentric镜头中会出现的问题。

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,会存在如下问题:

  1、由于被测量物体不在同一个测量平面,而造成放大倍率的不同;

  2、镜头畸变大;

  3、视差也就是当物距变大时,对物体的放大倍数也改变;

  4、镜头的解析度不高;

  5、由于视觉光源的几何特性,而造成的图像边缘位置的不确定性。


而远心镜头就可以有效解
决普通镜头存在的上述问题,而且没有此性质的判断误差,因此可用在高精度测量、度量计量等方面。







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