工業鏡頭是機器視覺系統中不可缺少的部件,直接影響系統成像質量的優劣,影響圖像算法的實現和效果。所以選擇合適的工業鏡頭,降低自動化視覺系統的制造成本,才是產業發展的唯一出路。
不同的鏡頭應用的光學設計也不同,鏡頭內部構造設計也千差萬別,而其成像質量的優劣,則取決于光學設計的水平和鏡片材質的好壞。這里我們先不詳細介紹鏡頭好壞到底怎么區分,從購買的角度來說,越貴的鏡頭質量越高,基本是不變的規律。
鏡頭的內部構造非常復雜,也是最能反映鏡頭好壞的部分參數,直接關系到成像質量的優劣。這部分構造一般不可見,主要由結構復雜的多組多枚透鏡組成,不同的透鏡加工方法、材質均不同。
目前工業鏡頭規格種類繁多,有時不免讓人眼花繚亂。工業鏡頭從焦距上可分為短焦鏡頭、中焦鏡頭,長焦鏡頭。從視場大小分有廣角、標準,遠心鏡頭。從光圈、對焦結構分有固定光圈定焦鏡頭,手動光圈定焦鏡頭,自動光圈定焦鏡頭,手動變焦鏡頭、自動變焦鏡頭,自動光圈電動變焦鏡頭等。
我們這里說的鏡頭是物理和光學意義上的鏡頭,是照相機感光元件之前,由透鏡組成的光學裝置。鏡頭是相機的眼睛,為了適應不同的項目環境要求,需要根據實際情況配置不同規格的鏡頭。
從光圈對焦結構上對
工業鏡頭分類:
1、 固定光圈定焦鏡頭
固定光圈鏡頭,其通光量是固定的。鏡頭設計相對變焦鏡頭而言要簡單得多,上面只有一個手動調整的對焦調整環,左右旋轉該環可以調整 CCD靶面上的圖像的清晰度。但是結構上沒有光圈調整環,所以不能調整光圈,導致進入鏡頭的通光量不能通過改變鏡頭光圈而改變,只能通過改變外界視場的光照度來調整通光量。
比如常用的遠心鏡頭,即無光圈可調,也無對焦可調的。只能通過外部光源、相機曝光時間、增益改變亮度,調整相機、鏡頭位置控制圖像的清晰度。此類鏡頭都具有結構簡單,價格便宜、對焦速度快,成像質量穩定等優點。
1、 手動光圈定焦鏡頭
手動光圈定焦鏡頭比固定光圈定焦鏡頭增加了光圈調整環,對焦速度相對比較慢。光圈范圍一般從F1.2或F1.4到全關閉,能方便地適應被拍現場的光照度,通過手動的方式調整光圈來進行對焦,這種方式很大程度上面依賴人眼對成像效果的判別。此類鏡頭具有光照度比較均勻,成像清晰,價格較便宜等特點。
2、
固定光圈定焦鏡頭
固定光圈鏡頭,其通光量是固定的。鏡頭設計相對變焦鏡頭而言要簡單得多,上面只有一個手動調整的對焦調整環,左右旋轉該環可以調整 CCD靶面上的圖像的清晰度。但是結構上沒有光圈調整環,所以不能調整光圈,導致進入鏡頭的通光量不能通過改變鏡頭光圈而改變,只能通過改變外界視場的光照度來調整通光量。
比如常用的遠心鏡頭,即無光圈可調,也無對焦可調的。只能通過外部光源、相機曝光時間、增益改變亮度,調整相機、鏡頭位置控制圖像的清晰度。此類鏡頭都具有結構簡單,價格便宜、對焦速度快,成像質量穩定等優點。
3、電動三可變鏡頭
三可變是指焦距、聚焦、光圈三個參數均通過電動馬達驅動變化,與自動光圈電動變焦鏡頭相比,三可變鏡頭只是將通過電動馬達驅動控制焦距、聚焦、光圈的控制方式修改為由控制器來手動控制。
4、 自動光圈電動變焦鏡頭
在自動光圈定焦鏡頭的基礎上增加兩個微型電機做驅動電路,其中一個微型電機與鏡頭的變焦配合,當電機轉動時可以控制鏡頭的焦距。另外一個電機與鏡頭的對焦配合,當其受控轉動時,可自動完成鏡頭的對焦。但是由于增加了兩組電機且鏡片組數亦增多,導致鏡頭的體積也相應增大,價格也相應的增加。
5、 手動光圈變焦鏡頭
鏡頭焦距可變的,機構上還有一個焦距調整環,可以在一定范圍內手動調整鏡頭的焦距。其可變比范圍一般為2~3倍,焦距變化范圍一般為3.6~8mm。實際應用中,可通過手動調節鏡頭的變焦環,可以方便地選擇拍攝物體的特征點。但是如果相機安裝位置固定以后,再頻繁地手動調整變焦是很不方便的,成像也不一定能達到理想效果。因此,安裝固定后,手動變焦鏡頭的焦距一般很少再次進行調整,僅起定焦鏡頭的作用。
6、自動光圈定焦鏡頭
在手動光圈定焦鏡頭的光圈調整環上增加用于調整光圈的微型電機,并從電機驅動電路中引出接口線,接到相機自動光圈接口座上。當進入鏡頭的光通量發生變化時,CCD靶面上產生的電荷就會發生相應的改變,從而使信號電平也發生變化,產生一個脈沖控制信號,傳給自動光圈鏡頭。鏡頭內的電機接收到信號后,根據電平信號的方向做相應的正向或反向轉動,完成調整光圈大小的工作,從而達到控制鏡頭光圈的目的。
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