焊接領(lǐng)域中的機(jī)器視覺

什么是焊接？焊接，也稱作熔接、镕接，是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬的工藝技術(shù)?，F(xiàn)代焊接的能量來源有很多種，包括氣體焰、電弧、激光、電子束、摩擦和超聲波等。通常來說焊接有三種：熔焊——加熱欲接合之工件使之局部熔化形成熔池，熔池冷卻凝固后便接合，必要時(shí)可加入熔填物輔助，它是適合各種金屬和合金的焊接加工，不需壓力。壓焊——焊接過程必須對(duì)焊件施加壓力，屬于各種金屬材料和部分金屬材料的加工。釬焊——采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料做釬料，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙，并與母材互相擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)鏈接焊件。適合于各種材料的焊接加工，也適合于不同金屬或異類材料的焊接加工。為什么要在焊接領(lǐng)域中使用機(jī)器視覺？焊接的特點(diǎn)是工藝因素復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)周期長、勞動(dòng)環(huán)境差，其品質(zhì)依賴操作者的技能、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，也和操作者情緒及身體狀況相關(guān)，因此，焊接自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于提高接頭品質(zhì)，保證穩(wěn)定性具有很重要的意義。焊接機(jī)器人技術(shù)實(shí)現(xiàn)了焊接自動(dòng)化、柔性化，但焊接機(jī)器人無法自主獲取工件定位信息、焊縫空間位置信息、焊縫熔透信息等，也不能自主適應(yīng)工件與接頭組對(duì)，焊接熱變形等引起的軌跡、坡口尺寸變化，不能進(jìn)行在線調(diào)整，即不具有智能?，F(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中軌跡和接頭坡口幾何尺寸的變化較為常見，無智能的再現(xiàn)式焊接會(huì)出現(xiàn)焊偏、焊穿、未焊透等較為嚴(yán)重的成型缺陷，所以急需基于視覺的智能化焊接技術(shù)，光虎視覺提供了豐富的案例和解決方案，為智能化焊接技術(shù)提供了極大的幫助。在焊接應(yīng)用中，通常金屬件和部件通過熔化連接區(qū)域中的材料而連接在一起。在某些應(yīng)用中，尤其是厚材料時(shí)，填充材料被添加到接頭中。熱量通常由電（如感應(yīng)焊接、點(diǎn)焊和電弧焊接）或電磁輻射（如激光和電子束焊接）引起。由于高能量對(duì)小面積的影響，該過程會(huì)發(fā)出大量的熱光。因此，焊接工藝的核心是極其明亮的，因此也是基于相機(jī)的焊接成像系統(tǒng)的一大挑戰(zhàn)。機(jī)器視覺技術(shù)在焊接領(lǐng)域的使用在焊接中通常使用帶有激光照明的相機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)清晰化可視化的焊接過程。這主要是由于激光照明的高光譜亮度與熱光的高效濾波相結(jié)合，可以應(yīng)用于所有電弧和激光焊接工業(yè)。通過這些技術(shù)，光虎視覺可以實(shí)現(xiàn)從用于研究目的的高速焊接成像，到工業(yè)生產(chǎn)線焊接工藝的質(zhì)量保證。適用于所有主要的電弧焊接工藝，如GMAW（MIG、MAG）和TIG，以及所有主要的光束焊接工藝，如CO2激光器、光纖激光器、二極管激光器、Nd：YAG激光和電子束應(yīng)用。在焊接領(lǐng)域使用機(jī)器視覺的優(yōu)勢(shì)>> 焊工和操作員可以根據(jù)圖像實(shí)時(shí)調(diào)整工藝>> 圖像可用于圖像分析和自動(dòng)化>> 可以存儲(chǔ)圖像或視頻以進(jìn)行質(zhì)量記錄>> 快速錯(cuò)誤檢測(cè)可減少報(bào)廢>> 系統(tǒng)可在安全距離內(nèi)操作>> 改善了焊工的人機(jī)工程學(xué)>> 降低吸入不健康焊接煙霧的風(fēng)險(xiǎn)>> 縮短焊接過程的設(shè)置時(shí)間焊接領(lǐng)域使用機(jī)器視覺的方向>> GMAW 焊接（MIG、MAG）>> TIG 焊接>> 混合焊接（激光和電弧焊接）>> 激光焊接（例如二氧化碳、Nd：YAG、光纖和光盤激光器）>> 電子束>> 機(jī)器人焊接>> 半自動(dòng)焊接>> 線性焊接>> 軌道焊接【來源：光虎視覺內(nèi)部培訓(xùn)資料】

景深

景深景深是光學(xué)攝影中一個(gè)很重要的參數(shù)，它是指光學(xué)系統(tǒng)獲取清晰成像時(shí)，被測(cè)物體所能移動(dòng)的距離范圍。當(dāng)一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的景深較小時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)背景虛化的現(xiàn)象。光圈、焦距、工作距離都是影響景深的重要因素。在對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的景深進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要先了解容許彌散圓的概念。彌散圓是指在焦點(diǎn)前后，光線開始聚集和擴(kuò)散，點(diǎn)的影像變成模糊時(shí)所形成的一個(gè)擴(kuò)大的圓。如果彌散圓的直徑足夠小，成像會(huì)足夠清晰；如果彌散圓再大些，成像就會(huì)顯得模糊。中間的臨界點(diǎn)，這個(gè)可以被接受的最大的直徑被稱為容許彌散圓直徑。在拍攝過程中，通過彌散圓判斷圖像是否銳利進(jìn)而判斷景深的深淺。下圖為兩款不同雙遠(yuǎn)心鏡頭利用景深板拍攝的測(cè)量景深的圖片。其中圖二為型號(hào)光虎視覺TTL11.5-25-45C雙遠(yuǎn)心鏡頭在平行光照射下拍攝的圖片。圖一圖二實(shí)際應(yīng)用中，景深可分為前景深和后景深，計(jì)算公式如下：景深（dof）=圖三根據(jù)景深公式我們可以看出，景深與有效F數(shù)、焦距、工作距離都有關(guān)系。圖四是利用光線追跡的方法解釋景深與F數(shù)的關(guān)系。增大F數(shù)之后，相同工作距離下，光線入射角變小，在容許彌散圓大小不變的情況下，使得景深變大。即有效F數(shù)與景深正相關(guān)。圖五給出了在焦距、拍攝距離固定的情況下，不同F(xiàn)數(shù)下的拍攝效果圖。當(dāng)F數(shù)較小時(shí)，景深較小，從圖片中可以明顯的看出背景已經(jīng)虛化。隨著F數(shù)的增加，背景虛化現(xiàn)象明顯變小，甚至消失。圖四圖五圖六給出了有效F數(shù)與景深之間的關(guān)系圖。有效F數(shù)越小，光圈越大，景深越??；有效F數(shù)越大，光圈越小，景深越大。圖六此外，通過景深公式，我們還可以推算出：若鏡頭焦距可變，光圈和工作距離確定時(shí)，焦距越大，景深越??；焦距越小，景深越大。當(dāng)鏡頭焦距、F數(shù)確定時(shí)，工作距離越大，景深越大；工作距離越小，景深也會(huì)隨之減小,容易出現(xiàn)背景虛化現(xiàn)象。而雙遠(yuǎn)心鏡頭與FA鏡頭略有不同。在雙遠(yuǎn)心鏡頭的使用過程中，使用者可以微調(diào)鏡頭與相機(jī)傳感器之間的距離，即法蘭距，從而獲得想要的景深效果。當(dāng)然景深的極限還是由雙遠(yuǎn)心鏡頭本身的設(shè)計(jì)決定，這些調(diào)整只能在設(shè)計(jì)的景深極限范圍內(nèi)進(jìn)行微調(diào)。需注意的一點(diǎn)是，景深是一個(gè)相對(duì)的概念，在景深之內(nèi)和景深之外，并不存在絕對(duì)的清晰或者模糊的界限。景深的測(cè)量也具有一定的主觀性，需要使用者根據(jù)自己的具體需求進(jìn)行調(diào)整。【來源：光虎視覺內(nèi)部培訓(xùn)資料】

曝光時(shí)間對(duì)成像質(zhì)量的影響

曝光時(shí)間對(duì)成像質(zhì)量的影響在任何工業(yè)相機(jī)應(yīng)用中，相機(jī)的曝光時(shí)間是設(shè)置的關(guān)鍵。在任意的情況下，由于我們拍攝物體的移動(dòng)，生成的圖像可能會(huì)模糊。為了最大程度的優(yōu)化圖像質(zhì)量，可以計(jì)算最小曝光時(shí)間來消除模糊并最大化拍攝亮度。在這篇文章中，將幫助了解曝光時(shí)間對(duì)圖像質(zhì)量的影響并避免它。什么是曝光時(shí)間曝光時(shí)間或快門速度是讓光線落在圖像傳感器上的時(shí)間。曝光時(shí)間越長，就越能“曝光”傳感器為像素充電以使其更亮。快門速度通常以幾分之一秒的形式給出，例如攝影相機(jī)中的 1/60、1/125、1/1000秒。在工業(yè)相機(jī)中，曝光時(shí)間通常以毫秒為單位，只是快門速度的倒數(shù)。（即1/60秒=0.0166秒或16毫秒）。圖像模糊模糊是當(dāng)物體相對(duì)于傳感器移動(dòng)并在曝光時(shí)間內(nèi)移動(dòng)跨越2個(gè)或更多像素時(shí)所得到的。當(dāng)拍攝移動(dòng)速度超過在曝光時(shí)間內(nèi)可以完全靜止運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)，就會(huì)看到這一現(xiàn)象。在左邊的圖像中，可以清晰的拍到運(yùn)動(dòng)員，但是球移動(dòng)得非?？?，導(dǎo)致看起來很模糊。本例中的曝光時(shí)間為 1/500 秒（2 毫秒），但在此曝光期間球移動(dòng)了許多像素?？扉T速度越快，物體相對(duì)于它開始的位置移動(dòng)的可能性就越小。在機(jī)器視覺中，相機(jī)絕大多數(shù)情況下是固定的，所以它們不會(huì)移動(dòng)，但擔(dān)心的是物體在曝光時(shí)間內(nèi)移動(dòng)所產(chǎn)生的影響。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，圖像處理可能對(duì)模糊敏感，也可能不敏感。例如，假設(shè)相機(jī)橫向上的分辨率為2448像素，而傳感器上的呈現(xiàn)出來的物體為1000像素。在曝光期間，被拍攝的物體移動(dòng)1個(gè)像素，則在傳感器上呈現(xiàn)出來的圖像就整體偏移了1個(gè)像素，這就是“像素模糊”?？扉T速度越快，物體相對(duì)于它開始的位置移動(dòng)的可能性就越小。在機(jī)器視覺中，相機(jī)絕大多數(shù)情況下是固定的，所以它們不會(huì)移動(dòng)，但擔(dān)心的是物體在曝光時(shí)間內(nèi)移動(dòng)所產(chǎn)生的影響。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，圖像處理可能對(duì)模糊敏感，也可能不敏感。例如，假設(shè)相機(jī)橫向上的分辨率為2448像素，而傳感器上的呈現(xiàn)出來的物體為1000像素。在曝光期間，被拍攝的物體移動(dòng)1個(gè)像素，則在傳感器上呈現(xiàn)出來的圖像就整體偏移了1個(gè)像素，這就是“像素模糊”。如何計(jì)算最合適的曝光時(shí)間在大多數(shù)情況下，都需要沒有像素模糊的清晰圖像。要計(jì)算合適的曝光時(shí)間，需要注意以下幾點(diǎn)：l 以像素為單位的相機(jī)分辨率（沿行進(jìn)方向）l 視野（FOV）l 物體的速度l 曝光時(shí)間然后，就可以使用以下公式計(jì)算對(duì)象在曝光期間將移動(dòng)多少像素：B = Vp * Te * Np / FOVB = 以像素為單位的模糊Vp = 物體的速度FOV = 運(yùn)動(dòng)方向的視野Te = 曝光時(shí)間（以秒為單位）Np = 跨越視野的像素?cái)?shù)光虎視覺認(rèn)為，在大多數(shù)情況下，產(chǎn)生超過1個(gè)像素的拖影時(shí)，模糊就會(huì)成為一個(gè)問題。在精密測(cè)量中，即使是1個(gè)像素的模糊也可能太多，需要使用更快的曝光時(shí)間?！緛碓矗汗饣⒁曈X內(nèi)部培訓(xùn)資料】

平場(chǎng)校正技術(shù)

平場(chǎng)校正技術(shù)什么是平場(chǎng)校正？平場(chǎng)校正是一種用于提高數(shù)字成像質(zhì)量的技術(shù)，它消除了由傳感器的像素對(duì)像素靈敏度變化和光路失真而導(dǎo)致的圖像偽像效果，通常用于像素與像素敏感度以及暗電流變化相關(guān)的校正。圖為Alkeria Necta 線掃相機(jī)所演示的平場(chǎng)校正什么時(shí)候會(huì)用到平場(chǎng)校正？由于自然制造公差，每個(gè)傳感器的亮度輸出都有一定程度的不均勻性，每個(gè)像素對(duì)相同數(shù)量的光的反應(yīng)可能不同。使用面陣相機(jī)時(shí)，圖像中亮度的差異不會(huì)產(chǎn)生太大的影響，因?yàn)檎麄€(gè)圖像中出現(xiàn)的差異很小。整體圖像幾乎不受影響，通常對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用程序來說已經(jīng)足夠了。但是，當(dāng)使用線掃相機(jī)時(shí)，線掃相機(jī)的傳感器高度只有幾個(gè)像素，這意味著任何像素產(chǎn)生的錯(cuò)誤將在同一位置的每次刷新中重復(fù)。例如，產(chǎn)生的圖像錯(cuò)誤可能會(huì)以垂直條紋的形式發(fā)生，會(huì)對(duì)記錄的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生重大影響。如何平場(chǎng)校正？圖像的誤差可以通過兩個(gè)步驟來進(jìn)行校正：暗信號(hào)非均勻性（DSNU）校正和光響應(yīng)非均勻性（PRNU）校正。要校準(zhǔn) DSNU，必須在黑暗中記錄參考圖像，而對(duì)于 PRNU，必須用均勻的照明記錄參考圖像。因此，平場(chǎng)校正中的這兩個(gè)單獨(dú)的步驟分別稱為暗場(chǎng)校正和亮場(chǎng)校正。平場(chǎng)校正的第一步：低暗噪聲校正，用于盡可能降低暗信號(hào)非均勻性（也稱為偏移噪聲或固定模式噪聲）。因此，暗場(chǎng)和亮場(chǎng)校正都是校正 DSNU 和 PRNU 的平場(chǎng)校正的一部分。暗場(chǎng)校正是最容易校準(zhǔn)的。它只需要在圖像傳感器上不帶照明的情況下記錄參考圖像。為此，需要遮蓋住鏡頭。然后，使用偏移量對(duì)所有像素值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，就可以補(bǔ)償傳感器芯片的不均勻性。在第二步，即光響應(yīng)非均勻性（PRNU）校正（也稱為低頻平場(chǎng)校正），由于它糾正的低頻變化，通常由光路失真引起，而不是由于像素到像素在照片響應(yīng)中的變化，因此校準(zhǔn)低頻校正的實(shí)際光強(qiáng)就不那么重要了，（通常來說保持在12.5%到90%之間的適當(dāng)值即可）。使用模擬增益用于在均勻的照明條件下獲取所有像素的一定目標(biāo)值。由此來消除邊緣的強(qiáng)度下降，圖像顯示整個(gè)寬度下的均勻亮度。平場(chǎng)校正優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用行業(yè)在平場(chǎng)校正后，線掃圖像沒有條紋和陰影，這就使得圖像分析更容易、更方便、更可靠，不需要使用軟件執(zhí)行任何后續(xù)的校正。通常用于對(duì)光較為敏感，即非常依靠光來進(jìn)行下一步判斷的線掃應(yīng)用，如半導(dǎo)體行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、包裝行業(yè)等。

光學(xué)基礎(chǔ)概念之F-Number

在鏡頭行業(yè)里，一般不常使用相對(duì)孔徑的概念，而是使用相對(duì)孔徑的倒數(shù)，稱之為F數(shù)，也叫光圈數(shù)。記作F/-。例如，F(xiàn)/5.6表示F數(shù)等于5.6。即相對(duì)孔徑的倒數(shù)為5.6，它表示鏡頭的焦距等于光圈直徑的5.6倍。顯然，像面接收到的光強(qiáng)反比于F數(shù)的平方。即 F數(shù)又稱為鏡頭速度，F(xiàn)數(shù)小的鏡頭速度快。因?yàn)榕臄z的曝光時(shí)間△t 正比于F數(shù)的平方。一、F數(shù)與分辨率的關(guān)系 F數(shù)能表征鏡頭的分辨率，F(xiàn)數(shù)越小，能分辨兩點(diǎn)間的距離越小，即分辨率越高。因?yàn)閳A孔最小衍射角為： 所以，像面上能夠分辨得開的兩點(diǎn)間的最小距離可以計(jì)算得到： 二、F數(shù)與光圈的關(guān)系 F數(shù)和光圈是一個(gè)反比關(guān)系。即F值越小，光圈越大。F值越大，光圈越?。籉值越小，光圈越大。例如F1.8比F2.8光圈要大，光圈越大進(jìn)光亮越多，光圈小相反，光圈大背景越虛化（如圖1），光圈小背景越清(如圖2)。 圖1. 大光圈成像 圖2. 小光圈成像 三、F數(shù)與景深的關(guān)系 通常我們說，光圈越大，景深越淺；光圈越小，景深越深。那么為什么光圈越大，景深越淺；光圈越小，景深越深呢？首先在了解光圈與景深的關(guān)系之前，我們先介紹兩個(gè)概念。光線射入透鏡匯聚成一點(diǎn)，在數(shù)學(xué)上，這個(gè)點(diǎn)我們稱之為焦點(diǎn)。但是在焦點(diǎn)前后形成的光線的聚集和擴(kuò)散，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)擴(kuò)大的圓，這個(gè)圓就是允許彌散圓，彌散圓仍然足夠清晰呈現(xiàn)物體，通常我們認(rèn)為這是“合焦”。因此，我們通常用允許彌散圈來作為成像清晰和成像模糊的界限。焦深：兩個(gè)允許彌散圈的距離我們稱之為焦深。景深的大小與焦深有著密切的聯(lián)系（如圖3.成像光路圖）。前焦深對(duì)應(yīng)著前景深，后焦深對(duì)應(yīng)著后景深。所以，要知道光圈與景深的關(guān)系，必須先了解光圈與彌散圈之間的關(guān)系。 彌散圈的取決于光的波長和光圈直徑。 彌散圈直徑= 其中λ是光的波長，f是焦距，N是光圈直徑，一般的f/N即是光圈系數(shù)F值。所以，光圈越大，彌散圈直徑越??；光圈越小，彌散圈直徑越大，即f數(shù)越大，景深越大；f數(shù)越小，景深越小。 如光虎視覺TTL11.5-65遠(yuǎn)心系列 TTL11.5-O5-65C鏡頭其有效F數(shù)為9景深為2.88mm，物方分辨率為12.08μm 滿足需要大視野高景深的客戶的需求，如對(duì)分辨率有更高的要求就需要選擇小景深大F數(shù)鏡頭如TTL11.5-20-65C此鏡頭的放大倍率為2，其F數(shù)為13，景深為0.26其分辨率可達(dá)4.362μm，此系列鏡頭均滿足低畸變，高遠(yuǎn)心。

遠(yuǎn)心鏡頭如何進(jìn)行參數(shù)選型

遠(yuǎn)心鏡頭如何進(jìn)行參數(shù)選型 遠(yuǎn)心鏡頭有兩種類型的遠(yuǎn)心度：物方和像方遠(yuǎn)心度（分別指入射光瞳和出射光瞳位置）。所以，遠(yuǎn)心鏡頭分為：物方遠(yuǎn)心鏡頭，像方遠(yuǎn)心鏡頭、雙遠(yuǎn)心鏡頭。那么需求和合適的鏡頭相匹配就成為了一個(gè)重要的問題，也就是說我們?cè)撊绾瓮ㄟ^我們的需求來匹配到合適的鏡頭。一、影響選型的參數(shù) 那么在我們選擇遠(yuǎn)心鏡頭時(shí)，首先應(yīng)明白在什么時(shí)候需要時(shí)選擇遠(yuǎn)心鏡頭。根據(jù)遠(yuǎn)心鏡頭原理特征及獨(dú)特優(yōu)勢(shì) 當(dāng)檢查物體遇到以下6種情況時(shí)，最好選用遠(yuǎn)心鏡頭： 1）當(dāng)需要檢測(cè)有厚度的物體時(shí)（厚度>1/10 FOV直徑）； 2）需要檢測(cè)不在同一平面的物體時(shí)；       3）當(dāng)不清楚物體到鏡頭的距離究竟是多少時(shí)；        4）當(dāng)需要檢測(cè)帶孔徑、三維的物體時(shí)；         5）當(dāng)需要低畸變、圖像效果亮度幾乎完全一致時(shí)；        6）當(dāng)缺陷只在同一方向平行照明下才能檢測(cè)到時(shí)。其次選擇遠(yuǎn)心鏡頭，要明白遠(yuǎn)心鏡頭相關(guān)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的使用條件： 1）物方尺寸：拍攝范圍。 2）像方尺寸：使用的CCD的靶面大小?？紤]鏡頭像面和相機(jī)芯片的匹配，對(duì)于遠(yuǎn)心鏡頭來說一般像面越大價(jià)格越高，所以我們?cè)谶x擇時(shí)盡量考慮相機(jī)芯片規(guī)格和鏡頭像面規(guī)格一致的配合，如果鏡頭的像面直徑大于相機(jī)芯片的對(duì)角線，那對(duì)鏡頭來說會(huì)產(chǎn)生成本浪費(fèi)，和視野損失，如果鏡頭像面直徑小于相機(jī)芯片的對(duì)角線，那么最后的成像就會(huì)有暗角、黑角的問題。 3）工作距離：物方鏡頭前表面距離拍攝物的距離。 4）分辨率：使用的CCD像素大小。 5）景深：鏡頭能成清晰像的范圍。像/物倍率越大景深越小。 6）接口：遠(yuǎn)心鏡頭主要圍繞工業(yè)相機(jī)做匹配設(shè)計(jì)的，鏡頭和相機(jī)的接口一般也是常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)接口：C接口、F接口、M42接口、M58接口等。這些接口是鏡頭和相機(jī)它連接在一起的物理標(biāo)準(zhǔn)，它不光對(duì)應(yīng)了不同規(guī)格尺寸的卡口或螺紋對(duì)應(yīng)尺寸，它還對(duì)應(yīng)了標(biāo)準(zhǔn)的法蘭距(相機(jī)接口端面到芯片之間的距離)，一般1.2英寸極其以下靶面芯片的工業(yè)相機(jī)以C接口為主。 7）放大倍率：光學(xué)放大倍率=CCD相機(jī)元素尺寸/視場(chǎng)實(shí)際尺寸 =CCD（V）或（H）尺寸/視場(chǎng)（V）或（H）尺寸根據(jù)使用情況（物體尺寸和需要的分辨率）選擇物方尺寸合適的物方鏡頭和CCD或CMOS相機(jī)，同時(shí)得到像方尺寸，即可計(jì)算出放大倍率，然后根據(jù)產(chǎn)品列表選擇合適的像方鏡頭。選擇過程中還應(yīng)注意景深指標(biāo)的影響，因?yàn)橄?物倍率越大景深越小，為了得到合適的景深，可能還需要重新選擇鏡頭。 8）畸變：遠(yuǎn)心鏡頭通過嚴(yán)格的加工制造和質(zhì)量檢驗(yàn)，將此誤差嚴(yán)格控制在0.1%以下甚至無畸變。二、鏡頭選型的參數(shù)計(jì)算 1、分辨率相機(jī)的傳感器sensor是有許多像素點(diǎn)按照矩陣的形式排列而成，分辨率就是以水平方向和垂直方向的像素來表示的。分辨率越高，成像后的圖像像素?cái)?shù)就越高，圖像就越清晰。常用的工業(yè)面陣相機(jī)分辨率有130萬、200萬、500萬等；對(duì)于線陣相機(jī)而言，分辨率就是傳感器水平方向上的像素?cái)?shù)，常見有1K、2K、6K等。 在相機(jī)分辨率的選型上，要根據(jù)我們的項(xiàng)目需求而定，并不一定是分辨率越高就越好，分辨率高帶來的圖像數(shù)據(jù)量就大，后期的算法處理復(fù)雜度就高，而且一般分辨率大的相機(jī)，幀率一般都不會(huì)太高。 2、傳感器尺寸傳感器尺寸是以有效面積（寬x高）或以對(duì)角線大?。ㄓ⒋纾﹣肀硎镜?，常見的傳感器尺寸如下：圖1. 傳感器尺寸傳感器尺寸越大，一定程度上表示相機(jī)可容納像素個(gè)數(shù)越多，成像的畫幅越大。3、遠(yuǎn)心度（ecentricity）不同廠家的遠(yuǎn)心鏡頭消除透視誤差的能力也有差異，這是因?yàn)檫h(yuǎn)心度不同。遠(yuǎn)心度定義為主光線與光軸間的夾角θ，如圖所示。圖2. 遠(yuǎn)心度測(cè)量假設(shè)物體高低差d=2mm, 鏡頭遠(yuǎn)心度θ=0.05°，則物體位置偏移量=2mm*tan0.05°=1.7µm. 若選用普通鏡頭θ=15°，則物體位置偏移量=2mm*tan15°=535.9µm。因此對(duì)于非平面物體的測(cè)量應(yīng)用，只有選用遠(yuǎn)心度高的遠(yuǎn)心鏡頭，才能很好的消除透視誤差，從而減小測(cè)量誤差。 4、景深景深，在光學(xué)攝影中是一個(gè)很重要參數(shù)，它的大小決定著清晰圖像范圍。在遠(yuǎn)心光學(xué)成像中，景深也是一個(gè)經(jīng)常被提及的參數(shù)，它的大小取決于鏡頭倍率、光圈數(shù)、波長、像素大小、客戶使用的邊緣提取算法靈敏度。景深可用于測(cè)量應(yīng)用，它通常比缺陷檢測(cè)景深要大，圖像的對(duì)比度必須盡可能高。景深非常困難用參數(shù)來定義：它取決于倍率、光圈數(shù)、波長、像素大小、客戶使用的邊緣提取算法的靈敏度。由于這個(gè)原因：沒有客觀的，也沒有標(biāo)準(zhǔn)的方式來定義它：這是一個(gè)主觀參數(shù)。景深=(工作光圈數(shù)*像素大小*應(yīng)用程序特定參數(shù))/（放大倍率*放大倍率）。

光輻射的危害及其防治

光輻射的危害及其防治 什么是光輻射 一般按輻射波長及人眼的生理視覺效應(yīng)將光輻射分成三部分：紫外輻射、可見光和紅外輻射。以電磁波形式或粒子（光子）形式傳播的能量，它們可以用光學(xué)元件反射、成像或色散，這種能量及其傳播過程稱為光輻射。 光輻射的危害 近年來的光生物學(xué)研究表明，光輻射與人類健康息息相關(guān)，不管是紫外光、可見光、紅外光，在照射適當(dāng)?shù)那闆r下，都能對(duì)人體的生理產(chǎn)生積極的影響。然而，在照射不足或者照射過度的情況下，光輻射帶來的影響要么是可以忽略的，要么就存在潛在危害。 紫外危害 紫外輻射是指波長范圍在100nm—400nm的光輻射，一般把100nm—280nm稱作UVC，把280nm—315nm稱作UVB，把315nm—400nm稱作UVA。其中100nm—200nm的紫外輻射被大氣吸收，對(duì)人類沒有影響，被稱為真空紫外，因此對(duì)人類有影響主要是200nm—400nm的紫外輻射。 研究表明，紫外線的有害效應(yīng)主要是由于紫外線對(duì)脫氧核糖核酸（DNA）的作用造成的。最有害的效應(yīng)是細(xì)胞致死，其它的效應(yīng)則包括致突、致癌、干擾DNA、核糖核酸（RNA）和蛋白質(zhì)的合成、細(xì)胞分裂的延遲、以及在通透性和能動(dòng)性上的變化等。 就目前所知，紫外線對(duì)人體的有益效應(yīng)極少（如促進(jìn)人的皮膚中產(chǎn)生維生素D），但是紫外線能夠造成的危害卻很多。紫外線對(duì)眼睛的危害主要有：光致角膜炎、光致結(jié)膜炎、白內(nèi)障等。紫外線對(duì)面皮膚的危害主要有：紅斑（短期效應(yīng)）、皮膚癌（長期效應(yīng)）。 藍(lán)光危害 隨著時(shí)間推移，脂褐質(zhì)在視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞的積聚將使視網(wǎng)膜更容易受到長時(shí)間光照的損傷。研究表明，對(duì)由于遺傳、營養(yǎng)、環(huán)境、習(xí)慣、年齡等因素而有上述視網(wǎng)膜斑點(diǎn)問題的人群，藍(lán)光特別有害。盡管波長較短的UVA和UVB被角膜和晶狀體吸收，但是研究發(fā)現(xiàn)，紫外到藍(lán)光波段的光輻射都能造成此類危害。 可見與紅外危害 電磁波可見部分的波長范圍約在380nm到780nm之間，在這個(gè)范圍內(nèi)的各種波長，都可憑眼睛的顏色感覺來加以區(qū)別。藍(lán)色和紫色屬于短波，紅色屬于長波，黃色和綠色處于可見波長范圍的中間，也是人眼最敏感的區(qū)域?？梢姽獾淖钪匾男?yīng)就是我們的視覺，視覺是將光能轉(zhuǎn)化為電能或者神經(jīng)沖動(dòng)的過程，它的光化學(xué)反應(yīng)就是光物理與光異構(gòu)化作用。視覺是人類最重要的知覺功能，人類接收的外界信息中的百分之八十到九十來自視覺，可見光使我們能夠感覺、認(rèn)識(shí)、記憶這個(gè)世界，使我們能夠維持我們的方位?？梢娕c紅外部分的光輻射危害主要有：灼傷、紅斑效應(yīng)、白內(nèi)障等。 此外高強(qiáng)度的光源光輻射也能對(duì)人體造成損傷，如直視激光會(huì)引起黃斑燒傷，會(huì)造成不能恢復(fù)的視力減退，這種傷害是生理性的，往往不能修復(fù)。 光輻射危害的防治 起初為了防止激光對(duì)人體產(chǎn)生危害，建立了IEC/EN 60825激光安全標(biāo)準(zhǔn)，將激光安全等級(jí)分為6類安全等級(jí)。如今各種光源越來越普及，為了保護(hù)人們免受光輻射造成的傷害和失明，人們制定了IEC/EN 62471標(biāo)準(zhǔn)，目的是為了評(píng)估與不同燈和燈系統(tǒng)相關(guān)的光輻射危害，并全面取代IEC/EN 60825標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于LED產(chǎn)品能量等級(jí)的要求，增加了光生物方面的要求，其中包括輻射強(qiáng)度、輻射亮度等并根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行危害分級(jí)。例如美國Smar Vision Lights遵守IEC/EN 62471標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的光源，在保證多波長的基礎(chǔ)上（365nm、395nm、470nm、505nm、530nm、625nm、850nm、940nm及白光），可確保光源產(chǎn)生的光輻射對(duì)人體無危害。 根據(jù)EN 62471:2008規(guī)定，按照光輻射來源的潛在光生物學(xué)危害性，將光輻射來源劃分為不同風(fēng)險(xiǎn)組。分組是通過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估來實(shí)現(xiàn)的，而風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是根據(jù)從制造商獲得的信息對(duì)單個(gè)部件或成品進(jìn)行的。若光輻射來源被劃分到“安全”組或“低風(fēng)險(xiǎn)”組，則不需要對(duì)工作場(chǎng)所進(jìn)行詳細(xì)評(píng)估，因?yàn)椴⒉淮嬖诠馍飳W(xué)安全隱患問題。按照危害性，根據(jù)放射限制以及危害超標(biāo)前的允許接觸時(shí)長，將光輻射來源劃分為以下四組： 風(fēng)險(xiǎn)組判斷基礎(chǔ)安全組無光生物學(xué)危害 低風(fēng)險(xiǎn)組正常操作情況下無光生物學(xué)危害 中風(fēng)險(xiǎn)組由于對(duì)強(qiáng)光或熱度不適有保護(hù)性反應(yīng)，不會(huì)造成危害 高風(fēng)險(xiǎn)組即使是短暫接觸也有危險(xiǎn) >>光虎光電科技（天津）有限公司<< >>公司網(wǎng)址：www.ocmzaxg.cn<<

光度立體技術(shù)及其應(yīng)用

光度立體技術(shù)及其應(yīng)用隨著計(jì)算機(jī)視覺理論的逐漸成熟，從圖像中獲取物體表面的三維信息的算法己經(jīng)達(dá)到了實(shí)際應(yīng)用的階段。立體視覺技術(shù)、Shape From X技術(shù)、光度立體技術(shù)（Photometric Stereo）等一系列圖形算法可以自動(dòng)從單幅或多幅真實(shí)物體照片中提取出其三維結(jié)構(gòu)的信息，而這些技術(shù)實(shí)施簡(jiǎn)便，設(shè)備易于獲取，核心部件僅需一臺(tái)數(shù)碼相機(jī)即可。所以，通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺理論，從真實(shí)物體的照片中重建物體的三維結(jié)構(gòu)的技術(shù)是目前得到真實(shí)物體3D模型的比較廉價(jià)的手段。光度立體法光度立體法是SFS（Shape From Shading）陰影恢復(fù)形狀方法的一個(gè)分支，與SFS不同的是，光度立體法使用多幅圖像來還原物體表面的三維結(jié)構(gòu)，它要求物體和攝像機(jī)的相對(duì)位置不變，然后使用不同方向的光源照射物體，從而產(chǎn)生不同的明暗效果。由于有多幅不同的光源下的圖像，計(jì)算物體表面的向量場(chǎng)就相對(duì)容易了許多，而且不受物體表面反射系數(shù)的影響。光度立體技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)測(cè)量任何給定像素的高度不是光度立體技術(shù)的主要考慮因素。相反，該技術(shù)通過使用3D表面取向及其對(duì)反射光的影響產(chǎn)生對(duì)比度圖像，突出局部3D表面變化。使用傳統(tǒng)的2D成像時(shí)，顯示的變化可能是不可見的。當(dāng)使用光度立體技術(shù)時(shí)，不需要知道測(cè)試對(duì)象和相機(jī)之間的精確3D關(guān)系，也不必使用兩個(gè)相機(jī)來捕獲3D數(shù)據(jù)。而是使用具有多個(gè)照明源的單個(gè)相機(jī)系統(tǒng)。通過在不同光照條件下觀察物體，計(jì)算其表面。該方法是利用表面相對(duì)于光源，從傳感器觀察到的表面反射的光量來進(jìn)行計(jì)算的。由于光度立體算法的出現(xiàn)，人們?cè)絹碓揭庾R(shí)到良好的照明以及低成本的多光解決方案是機(jī)器視覺成功的關(guān)鍵，例如Smart Vision Lights的LED燈管理器（LLM）（允許通過以下方式控制四個(gè)燈）基于瀏覽器的簡(jiǎn)單界面，成本低于幀抓取器或智能相機(jī)分線盒，光度立體學(xué)在工業(yè)中的應(yīng)用越來越受到關(guān)注，其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)使得許多以前難以或不可能解決的常見工業(yè)檢測(cè)應(yīng)用成為可能。 光度立體技術(shù)的應(yīng)用輪胎和夾子例如，無論零件是卡車輪胎還是汽車夾，在零件上讀取凸起的字母對(duì)于機(jī)器視覺系統(tǒng)來說總是有問題的。在這個(gè)例子中，塑料連接器表面具有多種特征，以及數(shù)字"2"和方向符號(hào)。從組成圖像中可以看到，包含剪輯的材料和凸起的字母之間沒有區(qū)別，因此沒有對(duì)比度。在較大的物體（如輪胎）上，通常使用激光三角測(cè)量系統(tǒng)創(chuàng)建 3D 曲面圖。用于 3D 測(cè)量的激光掃描系統(tǒng)已變得更加集成和有效，但仍是成本高昂的解決方案，并且通常要求對(duì)象在檢查過程中移動(dòng)，從而增加了自動(dòng)化解決方案的成本和復(fù)雜性。在這些照片中，黑色塑料夾由位于輪胎周邊 90 度、180 度、270 度和 360 度的線性微型 （LM） LED 燈照亮，并由 LED 燈管理器 （LLM） 控制。當(dāng)相機(jī)觸發(fā)每次曝光時(shí)，LLM 會(huì)從不同的方向觸發(fā)光線。相機(jī)將每個(gè)圖像導(dǎo)入帶有光度立體算法的 PC 中，該算法從每個(gè)圖像中獲得最佳像素，并將它們組合成一個(gè)合成圖。（圖片由Matrox Imaging提供）合成皮革穿孔在這個(gè)例子中，顯示了四張合成皮革材料的圖片。人造革，與其模仿的有機(jī)材料類似，具有相當(dāng)大的表面紋理。人眼幾乎不可能在整個(gè)圖像上可視化100％的表面紋理。

【視覺知識(shí)】液態(tài)鏡頭技術(shù)

液態(tài)鏡頭技術(shù)液態(tài)鏡頭是在工業(yè)領(lǐng)域迅速普及的一項(xiàng)新技術(shù)，在多種應(yīng)用中它們比傳統(tǒng)鏡頭具有許多優(yōu)勢(shì)。實(shí)際上，正是它們的多功能性和靈活性成為成功采用它們的主要?jiǎng)恿Α５鞘裁词且簯B(tài)鏡頭技術(shù)？它是如何工作的？它的作用是什么？液態(tài)鏡頭用于卓越的自動(dòng)對(duì)焦對(duì)于數(shù)字圖片，精確控制焦點(diǎn)是獲得高質(zhì)量圖像的唯一方法。圖像的主體必須非常清晰，而背景的其余部分則更加模糊。自動(dòng)對(duì)焦功能是拍攝優(yōu)質(zhì)照片的核心，而液態(tài)鏡頭為自動(dòng)對(duì)焦帶來了全新的功能。液態(tài)鏡頭可用于多種應(yīng)用，例如：l 數(shù)碼攝影l(fā) 工業(yè)數(shù)據(jù)采集l 條形碼讀?。ㄒ痪S和二維）l 生物特征數(shù)據(jù)采集本質(zhì)上，液態(tài)鏡頭可用于物距變化很大，需要快速自動(dòng)對(duì)焦的任何應(yīng)用。液態(tài)鏡頭如何工作？液態(tài)鏡頭采用電潤濕工藝來實(shí)現(xiàn)卓越的自動(dòng)聚焦功能。透鏡本身是一個(gè)內(nèi)部裝有水和油的密封電池。電潤濕過程可將油滴快速準(zhǔn)確地塑造成有效的鏡片。該過程是連續(xù)的，可逆的，并且對(duì)于大小聚焦步驟都同樣快速。液態(tài)鏡頭改變其形狀的速度似乎很神奇，但實(shí)際上是非?？茖W(xué)的。如果將一滴液體放置在疏水表面（排斥液體的表面）上，則液體中的分子將結(jié)合在一起并形成珠子，因?yàn)樗鼈儽槐砻娴氖杷运懦?。?dāng)向該液體和疏水性阻擋層另一側(cè)的另一種導(dǎo)電材料（如鋁）施加電場(chǎng)時(shí)，液體會(huì)靜電吸附到鋁上。組成液體的分子在試圖到達(dá)鋁時(shí)會(huì)散開，導(dǎo)致水滴急劇改變形狀。此過程稱為電潤濕，它是液態(tài)鏡頭的重要基礎(chǔ)。施加的電場(chǎng)越強(qiáng)，液體對(duì)導(dǎo)電材料的吸引力就越大。這意味著水將盡其所能地越過障礙物傳播到更遠(yuǎn)的范圍，從而進(jìn)一步擴(kuò)散。通過改變用電量，可以迫使液體采取多種形狀。如果將這種液體用作透鏡，則其變成不同形狀時(shí)將具有不同的焦距，從而可以大大改變傳感器拍攝的圖像。為什么要使用液態(tài)鏡頭技術(shù)？液態(tài)鏡頭的主要優(yōu)點(diǎn)是其靈活性，可以同時(shí)用于多種不同的應(yīng)用。這在不同尺寸物體的大批量生產(chǎn)環(huán)境中尤其有用。例如，一家制藥公司可能對(duì)不同類型的膠囊、藥丸、凝膠片等使用機(jī)器視覺檢查。對(duì)于傳統(tǒng)的鏡頭，將需要設(shè)置多個(gè)圖像系統(tǒng)來檢查每種產(chǎn)品，或者一個(gè)圖像系統(tǒng)必須焦點(diǎn)深度不斷變化。使用液態(tài)鏡頭，一個(gè)圖像系統(tǒng)可以完成多個(gè)圖像系統(tǒng)的工作，可以在圖像系統(tǒng)中編程不同的物距，從而無需停止生產(chǎn)來更改焦深或設(shè)置多個(gè)不同的圖像系統(tǒng)。液態(tài)鏡頭技術(shù)在很大程度上得益于其提供的靈活性，在工業(yè)領(lǐng)域已迅速普及。液體透鏡非常適合廣泛的應(yīng)用，甚至可以提供比許多機(jī)械選件更高的圖像質(zhì)量?！緛碓矗汗饣⒁曈X內(nèi)部培訓(xùn)資料】

圖像畸變的產(chǎn)生及消除畸變的方法

圖像畸變的產(chǎn)生及消除畸變的方法什么是圖像畸變？畸變作為光學(xué)系統(tǒng)中經(jīng)常提到的一個(gè)參數(shù)，是限制光學(xué)量測(cè)準(zhǔn)確性的重要因素之一。它是光學(xué)系統(tǒng)對(duì)物體所成的像相對(duì)于物體本身而言的失真程度，只引起像的變形，對(duì)像的清晰度并無影響。對(duì)于理想光學(xué)系統(tǒng)，在一對(duì)共軛的物像平面上，放大率是常數(shù)。但是對(duì)于實(shí)際的光學(xué)系統(tǒng)，僅當(dāng)視場(chǎng)較小時(shí)具有這一性質(zhì)，而當(dāng)視場(chǎng)較大或很大時(shí)，像的放大率就要隨視場(chǎng)而異，這樣就會(huì)使像相對(duì)于物體失去相似性。這種使像變形的成像缺陷稱為畸變?；兌x為實(shí)際像高與理想像高差，而在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常將其與理想像高之比的百分?jǐn)?shù)來表示畸變，稱為相對(duì)畸變，即常見的畸變類型桶形畸變：在桶形畸變中，圖像放大率隨與光軸的距離而減小，體現(xiàn)在圖像呈球體（或桶）周圍映射的效果。魚眼鏡頭具有半球形的視角，它利用這種變形來將無限寬的物平面映射到有限的圖像區(qū)域。在變焦鏡頭中，桶形畸變出現(xiàn)在鏡頭焦距范圍的中間，而在該范圍的廣角端最嚴(yán)重。枕形畸變：在枕形畸變中，圖像放大率隨距光軸距離的增加而增加?？梢姷男Ч?，未穿過圖像中心的線像枕形一樣向內(nèi)彎曲，朝向圖像中心。機(jī)器視覺中的圖像畸變圖像畸變帶來的影響光虎視覺認(rèn)為許多檢測(cè)應(yīng)用需要非常精確的測(cè)量，盡管通過亞像素插值的軟件算法可以提供非常精細(xì)的測(cè)量結(jié)果，但是如果創(chuàng)建的圖像有任何變形，它們也無法提供準(zhǔn)確或可重復(fù)的結(jié)果。所以，選擇合適的光學(xué)器件是測(cè)量系統(tǒng)能否成功的關(guān)鍵。幸運(yùn)的是，運(yùn)用一些光學(xué)原理，可以使用雙遠(yuǎn)心鏡頭，該類鏡頭可以克服物體位置的變化、物體上的高度差以及其他可能導(dǎo)致軟件處理不正確的圖像信息的問題。所以合理使用雙遠(yuǎn)心鏡頭可以很好的解決圖像的畸變問題。遠(yuǎn)心的重要性透視誤差，也稱為視差，是我們?nèi)粘ｓw驗(yàn)的一部分。實(shí)際上，視差是使得大腦解釋3D世界的原因。距離我們較近的物體看起來相對(duì)較大，舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：想象某人站在一組鐵軌，緊挨著它們的前面，兩根鐵軌相距不遠(yuǎn)，看似平行。當(dāng)朝地平線看去時(shí)，這些平行的軌道似乎會(huì)聚在一起。我們知道它們實(shí)際上并沒有在遠(yuǎn)處的某個(gè)地方聚集在一起，否則火車會(huì)飛離軌道，但是這種感知方式至關(guān)重要。在常規(guī)成像系統(tǒng)中也存在該現(xiàn)象，其中物體的感知尺寸（其放大率）隨著其距透鏡的距離而變化。雙遠(yuǎn)心鏡頭在光學(xué)上可以糾正這種情況，因此在鏡頭所定義的范圍內(nèi)，無論距離如何，物體都保持相同的感知大小。在鐵軌的示例中，雙遠(yuǎn)心鏡頭會(huì)使鐵軌看起來相距相同的距離，而不管它們是在鏡頭的前面還是在地平線上。雙遠(yuǎn)心鏡頭的優(yōu)勢(shì)光虎視覺認(rèn)為對(duì)于許多應(yīng)用，都需要雙遠(yuǎn)心，因?yàn)樗谝欢ǖ墓ぷ骶嚯x范圍內(nèi)提供近乎恒定的放大倍率，實(shí)際上消除了視角誤差。這意味著對(duì)象移動(dòng)不會(huì)影響圖像放大率。在具有雙遠(yuǎn)心的光學(xué)系統(tǒng)中，物體離近或遠(yuǎn)離鏡頭不會(huì)導(dǎo)致圖像變大或變小。此外，沿光軸方向具有深度范圍的對(duì)象不會(huì)出現(xiàn)傾斜。例如，圓柱的軸平行于光軸的圓柱物體在遠(yuǎn)心鏡頭的像平面中看起來是圓形的。在非遠(yuǎn)心鏡頭中，同一物體看起來頂部是橢圓形的，而不是圓形的，并且側(cè)面是可見的。值得一提的是，在具有雙遠(yuǎn)心的光學(xué)系統(tǒng)中，聚焦或故意散焦的圖像平面運(yùn)動(dòng)不會(huì)改變圖像大小。雙遠(yuǎn)心鏡頭的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它可以提供極其均勻的圖像平面照明。雙遠(yuǎn)心鏡頭在大多數(shù)情況下可以提供當(dāng)今市場(chǎng)上最低的失真水平（畸變），這大大的提高了它們提供可靠的視覺系統(tǒng)的能力。隨著當(dāng)今機(jī)器視覺系統(tǒng)的需求不斷增長，選擇正確的光學(xué)組件比以往任何時(shí)候都更加重要。光學(xué)系統(tǒng)是調(diào)節(jié)圖像以進(jìn)行分析的關(guān)鍵部分，因此不應(yīng)忽視。每當(dāng)需要進(jìn)行關(guān)鍵測(cè)量時(shí)，都需要考慮使用雙遠(yuǎn)心鏡頭來產(chǎn)生能夠真正提供所需結(jié)果的系統(tǒng)。【來源：光虎視覺內(nèi)部培訓(xùn)資料】

像方遠(yuǎn)心、物方遠(yuǎn)心、雙遠(yuǎn)心鏡頭的區(qū)別

像方遠(yuǎn)心、物方遠(yuǎn)心、雙遠(yuǎn)心鏡頭的區(qū)別 工業(yè)鏡頭是機(jī)器視覺系統(tǒng)中十分重要的成像元件，系統(tǒng)若想完全發(fā)揮其作用，工業(yè)鏡頭必須能夠滿足要求才行。隨著機(jī)器視覺系統(tǒng)在精密測(cè)量領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，普通工業(yè)鏡頭難以滿足要求，而遠(yuǎn)心鏡頭應(yīng)運(yùn)而生。 遠(yuǎn)心鏡頭主要為矯正傳統(tǒng)工業(yè)鏡頭視差而設(shè)計(jì)，它可以在一定的物距范圍內(nèi)，使得到的圖像放大倍率不變，從而彌補(bǔ)普通工業(yè)鏡頭“遠(yuǎn)大近小”的視覺效果，滿足精密測(cè)量的要求。遠(yuǎn)心鏡頭按設(shè)計(jì)原理可分為：像方遠(yuǎn)心光路、物方遠(yuǎn)心光路和雙側(cè)遠(yuǎn)心光路。 --------------光路原理 1）像方遠(yuǎn)心光路 像方遠(yuǎn)心光路的光路圖下圖。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(huì)聚中心位于像方無窮遠(yuǎn)。這種鏡頭的特點(diǎn)是放大倍率與像距無關(guān)，可以消除像方調(diào)焦不準(zhǔn)引入的測(cè)量誤差。 2）物方遠(yuǎn)心光路 物方遠(yuǎn)心光路的光路圖如下圖。它是將孔徑光闌放置在光學(xué)系統(tǒng)的像方焦平面上，物方主光線平行于光軸主光線的會(huì)聚中心位于物方無限遠(yuǎn)。這種鏡頭的特點(diǎn)是在合理的活動(dòng)范圍內(nèi)，物體的放大倍率與物距無關(guān)。即使物距發(fā)生改變，像高也并不會(huì)發(fā)生改變，即測(cè)得的物體尺寸不會(huì)變化。根據(jù)這個(gè)原理設(shè)計(jì)出來的鏡頭成為物方遠(yuǎn)心鏡頭，簡(jiǎn)稱遠(yuǎn)心鏡頭。 3）雙側(cè)遠(yuǎn)心光路 雙側(cè)遠(yuǎn)心光路就是我們常說的雙遠(yuǎn)心光路，光路圖如下圖。它綜合了像方遠(yuǎn)心和物方遠(yuǎn)心的雙重優(yōu)點(diǎn)，在景深范圍內(nèi)，物體離得遠(yuǎn)近或者相機(jī)離得遠(yuǎn)近，都不會(huì)影響到成像系統(tǒng)的放大倍數(shù)，即像不隨物距和相距的變化而變化。根據(jù)雙側(cè)遠(yuǎn)心光路設(shè)計(jì)出來的鏡頭成為雙遠(yuǎn)心鏡頭。 鏡頭原型 正所謂“弱水三千，只取一瓢飲”。在遠(yuǎn)心鏡頭選型過程中，需要我們根據(jù)實(shí)際情況，從百萬只鏡頭中，挑選出最適合我們的那一個(gè)。在了解了遠(yuǎn)心鏡頭的光路原理之后，讓我們來康康鏡頭參數(shù)的含義吧?。?）物方遠(yuǎn)心鏡頭 前面提到，物方遠(yuǎn)心鏡頭簡(jiǎn)稱為遠(yuǎn)心鏡頭。遠(yuǎn)心鏡頭常用參數(shù)包括倍率、工作距離、物方分辨率、景深、數(shù)值孔徑NA等。在眾多參數(shù)中，可能會(huì)讓大家困惑的參數(shù)，應(yīng)該是數(shù)值孔徑NA了吧。 遠(yuǎn)心鏡頭中提到的數(shù)值孔徑NA指像方數(shù)值孔徑，數(shù)值孔徑NA值越大，鏡頭分辨率和亮度越佳。數(shù)值孔徑NA與物方分辨率的對(duì)應(yīng)關(guān)系為： 物方分辨率=，λ為測(cè)試光波長。一般遠(yuǎn)心鏡頭參數(shù)中，也會(huì)給出鏡頭可匹配的像元大小。如果參數(shù)中并沒有給出鏡頭的良配怎么辦呢？不慌，不慌，一個(gè)公式解決煩惱：匹配相機(jī)像元尺寸=物方分辨率*鏡頭倍率。 （2）雙遠(yuǎn)心鏡頭 雙遠(yuǎn)心鏡頭常用參數(shù)相對(duì)于遠(yuǎn)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(yuǎn)心度等。在這些參數(shù)中，各參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系與遠(yuǎn)心鏡頭的對(duì)應(yīng)關(guān)系相一致。需要特別解釋一下的，應(yīng)該只有遠(yuǎn)心度了。它是評(píng)價(jià)遠(yuǎn)心鏡頭和雙遠(yuǎn)心鏡頭好壞的重要參數(shù)之一。 遠(yuǎn)心度是指主光線偏離光軸的角度。角度越小，遠(yuǎn)心度越好，鏡頭的倍率誤差越小。在測(cè)量過程中的表現(xiàn)為：在景深范圍內(nèi)，保證不同工作距下，物體的放大率是一樣的。它是彌補(bǔ)普通工業(yè)鏡頭“遠(yuǎn)大近小”這一弊端的重要因素。 -------------雙遠(yuǎn)心鏡頭優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)心鏡頭和雙遠(yuǎn)心鏡頭常用于精密測(cè)量領(lǐng)域。在解釋完他們的光路原理和參數(shù)意義后，大家有沒有困惑，遠(yuǎn)心鏡頭和雙遠(yuǎn)心鏡頭在景深范圍內(nèi)，工作距離都不會(huì)影響成像倍率，且畸變值都很小。那在選型過程中，如何取舍呢？雙遠(yuǎn)心鏡頭當(dāng)然是靠實(shí)力取勝啦。 雙遠(yuǎn)心鏡頭相對(duì)于遠(yuǎn)心鏡頭景深更大。當(dāng)其他參數(shù)相同的情況下，雙遠(yuǎn)心鏡頭的工作范圍比遠(yuǎn)心鏡頭的工作范圍要大，可觀測(cè)的范圍更廣。當(dāng)我們需要觀測(cè)的物體高度差比較大時(shí)，可以優(yōu)先考慮雙遠(yuǎn)心鏡頭。 雙遠(yuǎn)心鏡頭相對(duì)于遠(yuǎn)心鏡頭遠(yuǎn)心度也更高。在精密測(cè)量的選型過程中，如果對(duì)觀測(cè)物體精度要求很高時(shí)，雙遠(yuǎn)心鏡頭會(huì)是一個(gè)更好的選擇。 >>光虎光電科技（天津）有限公司<< >>公司網(wǎng)址：www.ocmzaxg.cn<<