ctf 传感器远心镜头技术参数的主要分类

发布时间：2024-10-07 02:10:59

远心镜头技术参数的主要分类

工业镜头是机器视觉采集系统的重要组成部分，而远心镜头是镜头大家族中相对年轻的成员，并且正以其独特的性能，成为机器视觉项目中镜头选型的重要份子。但是，也因为远心镜头被引入时间比较短，其很多特性还未广泛的为人们所熟知。

下面是远心镜头技术参数的主要分类。

技术参数

1、高影像分辨率

图像分辨率一般以量化图像传感器既有空间频率对比度的CTF（对比传递函数）衡量，单位为lp/mm。大部分机器视觉集成器往往集合了大量廉价的低像素、低分辨率镜头，最后只能生成模糊的影像。

采用远心镜头，即使是配合小像素图像传感器，也能生成高分辨率图像。因为远心镜头一般视野都比较小，放大倍数比较大，即使小分辨率的相机，在小视野下也能得到较高的视觉精度。

2、近乎零失真度

畸变系数即实物大小与图像传感器成像大小的差异百分比。普通工业镜头通常有高于1~2%的畸变，可能严重影响测量时的精确水平。相比之下，远心镜头通过严格的加工制造和质量检验，将此误差严格控制在0.1%以下。

3、无透视误差

在计量学应用中进行精密线性测量时，经常需要从物体标准正面观测。有许多机械零件并无法精确放置，测量时间距也在不断地变化。而且现场需要能精确反映实物的图像。远心镜头可以完美解决以上困惑：因为入射光瞳可位于无穷远处，成像时只会接收平行光轴的主射线。

4、远心设计与超宽景深

双远心镜头不仅能利用光圈与放大倍率增强自然景深，更有非远心镜头无可比拟的光学效果：在一定物距范围内移动物体时成像不变，亦即放大倍率不变。

如何选择远心镜头

近些年机器视觉在高速发展，很多专业人员在系统集成中对普通镜头的选型已经有了一定了解，但是对远心镜头的选型还经常是一头雾水，即便在技术人员的帮助下选择完镜头，在使用过程中还是不知道该注意哪些问题。

远心镜头和相机的匹配选择原则和普通工业镜头是一样的，只要其靶面的规格大于或等于相机的靶面即可。使用过程中请留意，在远心镜头的物镜垂直下方区域范围的都是远心成像，而超出此范围的区域，就不是严格意义上的远心成像了，这点在实际的使用中一定要注意，否则会产生不必要的偏差。

在选择远心镜头时，首先应明白在什么时候需要时选择远心镜头。根据远心镜头原理特征及独特优势，当检查物体遇到以下情况时，最好选用远心镜头：

　1、当需要检测有厚度的物体时（厚度>1/10 FOV直径）。

　2、需要检测不在同一平面的物体时。

　3、当不清楚物体到镜头的距离究竟是多少时。

　4、当需要检测带孔径、三维的物体时。

5、当需要低畸变、图像效果亮度几乎完全一致时。

6、当缺陷只在同一方向平行照明下才能检测到时。

选择远心镜头，首先应明白远心镜头相关指标对应使用条件：

　1、物方尺寸：拍摄范围。

2、像方尺寸：使用的CCD的靶面大小。

　3、工作距离：物方镜头前表面距离拍摄物的距离。

4、分辨率：使用的CCD像素大小。

　5、景深：镜头能成清晰像的范围。像/物倍率越大景深越小。

6、接口：照相机接口，多为C，T等接口。

根据使用情况（物体尺寸和需要的分辨率）选择物方尺寸合适的物方镜头和CCD或CMOS相机，同时得到像方尺寸，即可计算出放大倍率，然后根据产品列表选择合适的像方镜头。选择过程中还应注意景深指标的影响，因为像/物倍率越大景深越小，为了得到合适的景深，可能还需要重新选择镜头。

远心镜头的优势

远心镜头主要应用于精密测量。在精密光学测量系统中，由于普通光学镜头会存在一定的制约因素，如影像的变形、视角选择而造成的误差、不适当光源干扰下造成边界的不确定性等问题，进而影响测量的精度。而远心镜头能有效降低甚至消除上述问题，因此远心镜头已经成为精密光学量测系统决定性的组件，其应用领域也越来越广泛。

远心镜头设计与分类

工业镜头是机器视觉系统中十分重要的成像元件，系统若想完全发挥其功能，工业镜头必须要能够满足要求才行。随着机器视觉系统在精密检测领域的广泛应用，普通工业镜头难以满足检测要求，为弥补普通镜头应用之不足，适应精密检测需求，远心镜头应运而生。

远心镜头

远心镜头（Telecentric Lens），主要是为纠正传统工业镜头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。

远心镜头由于其特有的平行光路设计,对镜头畸变要求很高的机器视觉应用场合所青睐。远心镜头依据其独特的光学特性：高分辨率、超宽景深、超低畸变以及独有的平行光设计等，给机器视觉精密检测带来质的飞跃。

远心镜头设计原理

远心镜头设计目的就是消除由于被测物体离镜头距离的远近不一致，造成放大倍率不一样。根据远心镜头分类设计原理分别为：

物方远心光路设计原理： 物方主光线平行于光轴主光线的会聚中心位于像方无限远，称之为物方远心光路。其作用为：可以消除物方由于调焦不准确带来的读数误差。

像方远心光路设计原理： 像方主光线平行于光轴主光线的会聚中心位于物方无限远，称之为像方远心光路。其作用为可以消除像方调焦不准引入的测量误差。

两侧远心光路设计原理： 综合了物方/像方远心的双重作用，主要用于视觉测量检测领域。

远心镜头技术优势

1、高分辨率

图像分辨率一般以量化图像传感器既有空间频率对比度的CTF （对比传递函数）衡量，单位为lp/mm。大部分机器视觉集成器往往只是集合了大量廉价的低像素、低分辨率镜头，最后只能生成模糊的影像。而采用远心镜头，即使是配合小像素图像传感器，也能生成高分辨率图像。

2、真正的远心设计，超宽景深与低畸变

曾经有一种观点认为远心镜头主要解决畸变问题，其实，远心镜头解决的不单单是畸变问题，低畸变只是远心镜头的附加属性。远心镜头的独特光学特性：物体在视场内移动时，其在不同位置的放大率不会发生改变，决定了其在某些场和是无法采用普通工业镜头予以替代的。例如其更大的景深范围可以很好地适应现场的工作环境，这不是只通过算法就能解决的问题。