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一文教会你如何选择镜头
2025-11-22
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视觉和成像系统。它们是协同工作的几个组件,为最终用户提供解决方案。为了让它们正常工作,所有组件都必须正确匹配。相机及其图像传感器是视觉系统的关键部件。然而,如果它们与镜头不匹配,视觉系统最终就会失败。在我们项目工作当中,时间是尤为重要的,选择镜头也不例外。在构建视觉或成像系统的过程中,您越早选择镜头和光学器件越好。


通用标准参数

在为您的视觉系统选择镜头时,图像质量是一个起点。工程师必须首先仔细确定其成像系统所需的图像质量,镜头是成像系统中相当复杂的模拟组件,随着传感器不断发展,像素更小,面积更大,镜头在成像系统中的作用比以往任何时候都更加重要。所以我们应为镜头选择过程留出时间,以确保获取最佳性能。


传感器尺寸还有助于决定镜头和光学器件的选择。请务必首先选择相机,以便您拥有可用的传感器尺寸。然后,确保有所需的视野 (FOV) 和工作距离。FOV 和工作距离可以结合起来为您的镜头提供最佳焦距。此外,使用能够为您提供图像所需景深 (DOF) 的相机和镜头组合也是关键。


当然,与任何视觉系统实施一样,这取决于应用。对于某些应用来说,它是尺寸和重量,而对于其他应用来说,它是不惜一切代价的分辨率。一些应用对失真或色彩平衡有非常严格的要求。所以明确我们主要的应用是非常关键的。虽然确切的标准可能会根据应用而改变,但总的来说,仍有一些标准是保留的。我们称这些为成像系统的基本参数。


第一, FOV,即被检查物体的大小。通常,如果最终用户对此一无所知,FOV就需要估计le,一般根据相机传感器的纵横比和物体出现的位置来确定最后使用的FOV是多少。


第二,工作距离,它描述了从镜头到物体的距离。


第三,分辨率,也是最常被讨论的,物体上的最小可分辨特征尺寸、相机的分辨率或分辨率给定的镜头(通常描述为该镜头的调制传递函数 [MTF])。接下来是相机的传感器尺寸,结合工作距离和 FOV,将决定应用所需的镜头焦距。我们还有注意传感器的单个像素的尺寸和镜头的匹配。


第四,DOF,也就是景深,这个标准描述了镜头分辨率的变化,在不同的工作距离下,镜头的聚焦的清晰度是不同的,在某些应用中,这个参数不太重要,例如在检查平面物体时。


第五,靶面的大小,相机的传感器尺寸与镜头的靶面大小相匹配,这样镜头的图像圈就可以覆盖整个传感器,拍摄的图像就没有暗角。


第六,镜头的最小对焦距离,同样的焦距镜头的最小对焦距离是不同的。镜头的最小对焦距离是否与应用所需的距离相匹配。


第七,镜头可工作的光谱,我们应该确定镜头将在哪些光谱中工作,并选择在这些光照条件下具有出色性能的镜头。


第八,镜头畸变,在精准测量当中,镜头的畸变是重要的问题,他会影响我们测量的准度。


第九,相对照度,在拍摄大视野时,一般情况下,周围的图像会比中心的图像暗,如果相对照度好的镜头,可以使得周围的图像和中间的图像的亮度一致。