机器视觉镜头选型原则

机器视觉硬件选型一、光源选型光源主要有两种作用。

第一：使被观察的特征与背景之间产生最大的对比度，从而让特征突出、易于区分；第二：是保持足够的亮度，排除外界光的干扰，保证取图的稳定性。

选择光源时考虑以下两方：光源的颜色：物体呈现某种颜色，是因为其反射了对应的光谱。

拍摄物体时若想将某种颜色变成白色，就使用与该颜色相同或相似的光源（波长相同或接近）；若想拍成黑色，就使用与目标颜色波长差较大的光源。

假如背景为蓝色，检测器械为白色，需要把背景拍成黑色，所以选择红色光源。

红色LED不但寿命长、性能稳定、价格低廉，而且更重要的是其波长更接近传感器的灵敏度峰值。

光源的形状：机器视觉常用的光源有环形光源、条形光源、背光源、同轴光源等，考虑到机构安装的方便性和光照需要均匀照射。

二、相机选型工业相机按成像色彩划分可分为黑白相机和彩色相机；按扫描方式可分为线阵相机和面阵相机；按芯片类型可分为CCD相机和CMOS 相机等。

相机选型首先应该根据项目需求，确定如下几个问题：确定检测产品的精度要求；确定相机要看的视野大小；确定被检测物体的速度；确定是动态检测还是静态检测。

其次是确定相机硬件类型，选择相机数据传输接口：1394、Gige(千兆网）、USB，camera link。

再根据与镜头的搭配，选择合适的相机芯片尺寸（镜头的最大兼容芯片尺寸大于等于相机的芯片尺寸）和与镜头的接口类型（C或CS）。

视觉系统硬件的误差不可避免，一般都保证在1~2个像素之间的误差，所以通过计算公式：精度=视野（长或宽）÷相机像素（长或宽）。

例如假设视野为100×60，精度要求0.1，考虑到硬件误差，一般选型时把精度做到0.05，那么相机长边的像素=100÷0.05=2000，短边像素60÷0.05=1200，因此只需要理论分辨率大于或等于2000×1200像素的相机，就可以满足需求。

三、镜头的选型是否需要用远心镜头？在精密尺寸测量时，一般考虑远心镜头。

远心镜头如何进行参数选型远心镜头是一种用于工业视觉领域的光学镜头，广泛应用于机器视觉、自动化检测等领域。

在选择远心镜头时，需要考虑许多参数，包括工作距离、视场角、焦距等。

本文将详细介绍远心镜头参数的意义和选择方法。

工作距离远心镜头的工作距离，也叫作工作距，指的是从镜头到被测物体的最短距离。

不同的远心镜头工作距离不同，通常在100mm至300mm之间。

选择工作距离需要考虑被测物体的大小和工作场景的环境。

如果被测物体较小，比如小于50mm，那么工作距应该选择较小的镜头，以保证能够清晰地观察被测物体。

如果被测物体较大，那么就需要选择较大的工作距离的镜头。

此外，工作场景的环境也应该考虑，如果环境狭小，需要选择较短的工作距离镜头。

视场角视场角是指镜头所能捕获到的场景大小，通常用度数来表示。

例如，30mm镜头的视场角能够捕获到400mm×300mm的场景。

视场角与焦距有关，焦距越大，视场角越小，焦距越小，视场角越大。

在选择视场角时需要考虑被测物体的大小和工作场景，如果被测物体较小，则需要选择较小的视场角，以便捕获到被测物体的全部内容。

如果被测物体较大，则需要选择较大的视场角，以便在一定距离内捕获到其全部内容。

此外，还需要考虑工作场景是否需要全景视野，如果需要，则需要选择大视场角的远心镜头。

焦距远心镜头的焦距是指镜头的焦点到像面的距离。

焦距越大，放大率越小，视场角越小。

焦距和工作距离有关，通常，大工作距离的远心镜头焦距也会相对较大。

在选择焦距时，需要考虑被测物体的大小、所需放大率和工作距离。

如果比较小的被测物体需要高放大率时，需要使用较大焦距的远心镜头。

如果远心镜头所需工作距离较远，则需要使用较大焦距的镜头来压缩远心镜头的感光面积。

其他参数除了工作距离、视场角和焦距，还有许多其他参数需要考虑。

例如，光学畸变需要保持在一定范围内，否则会影响成像效果；分辨率需要达到应用要求；光学线性度需要保持在一定水平。

机器视觉的镜头选择创造不同机器视觉为工业控制系统增加了新的维度，它可以提供装配线上零件的尺寸、位置和方向。

而合适的镜头选择对于机器视觉能否发挥应有的作用是非常重要的。

机器视觉在控制工业流程当中的作用越来越重要了，尤其是在机器人引导、目标识别和质量保证等领域。

当前优秀的视觉系统已经超出了那些基本功能（例如辨别零件和确定方向）的范畴，还可以提供后续功能的信息，比如将物体从一个位置移至另一个。

对于装配线和大量检测操作中使用的机器人系统，比如汽车生产和检测线，传送带通常是参考。

这里，机器人执行两项任务：识别和传送。

在绝大多数机器视觉应用里，光学控制都是非常重要的。

机器人视觉系统同样要求极高的可重复性，因此减少抖动提供清晰图像是必要的。

在类似药品工厂这样的大规模单位检测线上，视觉系统必须能够辨识缺陷包、不可读标签和产品缺失。

视觉系统必须能够以极高的准确度快速识别和测量方形、圆形和椭圆形物体。

提高机器视觉系统的精确度，可以帮助保持统一的包装表面和颜色。

对于食品检测系统，产品的尺寸、颜色、密度和形状都需要依靠多元检测才确定。

多元机器视觉系统既可以是彩色相机也可以是黑白相机，通常使用结构照明方法建立产品外表和内在结构。

尽管照相机、分析软件和照明对于机器视觉系统都是十分重要的，可能最关键的元件还是成像镜头。

系统若想完全发挥其功能，镜头必须要能够满足要求才行。

当为控制系统选择镜头的时候，机器视觉集成商应该考虑四个主要因素：■可以检测物体类别和特性；■景深或者焦距；■加载和检测距离；■运行环境。

分析这四个因素，可以针对具体应用确定合适的镜头选择。

主要放大率是指传感器上图像尺寸对于实际物体大小的比例。

物体特性在为机器视觉系统选择镜头之前，系统集成商必须确定物体和分析环境。

这个可视区域叫做无遮挡视场（FOV），它可以使用竖直和水平两个角度进行测量。

通常，竖直方向和水平方向尺寸的比例是4：3，这个比例取决于照相机传感器工作区域的尺寸。

教你如何选择工业相机镜头教你如何选择工业相机镜头工业相机镜头的选择过程，是将工业相机镜头各项参数逐步明确化的过程。

作为成像器件，工业相机镜头通常与光源、相机一起构成一个完整的图像采集系统，因此工业相机镜头的选择受到整个系统要求的制约。

一般地可以按以下几个方面来进行分析考虑。

一、波长、变焦与否工业相机镜头的工作波长和是否需要变焦是比较容易先确定下来的，成像过程中需要改变放大倍率的应用，采用变焦镜头，否则采用定焦镜头就可以了。

工业相机镜头的工作波长，常见的是可见光波段，也有波段的应用。

是否需要另外采取滤光措施？单色光还是多色光？能否有效避开杂散光的影响？把这几个问题考虑清楚，综合衡量后再确定镜头的工作波长。

二、特殊要求优先考虑结合实际的应用特点，可能会有特殊的要求，应该先予明确下来。

例如是否有测量功能，是否需要使用远心镜头，成像的景深是否很大等等。

景深往往不被重视，但是它却是任何成像系统都必须考虑的。

三、工作距离、焦距工作距离和焦距往往结合起来考虑。

一般地，可以采用这个思路：先明确系统的分辨率，结合CCD像素尺寸就能知道放大倍率，再结合空间结构约束就能知道大概的物像距离，进一步估算工业相机镜头的焦距。

所以工业相机镜头的焦距是和工业相机镜头的工作距离、系统分辨率（及CCD像素尺寸）相关的。

四、像面大小和像质所选工业相机镜头的像面大小要与相机感光面大小兼容，遵循“大的兼容小的”原则——相机感光面不能超出镜头标示的像面尺寸——否则边缘视场的像质不保。

像质的要求主要关注MTF和畸变两项。

在测量应用中，尤其应该重视畸变。

五、光圈和接口工业相机镜头的光圈主要影响像面的亮度。

但是现在的机器视觉中，最终的图像亮度是由很多因素共同决定的：光圈、相机增益、积分时间、光源等等。

所以为了获得必要的图像亮度有比较多的环节供调整。

工业相机镜头的接口指它与相机的连接接口，它们两者需匹配，不能直接匹配就需考虑转接。

六、成本和技术成熟度如果以上因素考虑完之后有多项方案都能满足要求，则可以考虑成本和技术成熟度，进行权衡择优选取。

上海嘉肯光电科技有限公司:机器视觉光源的研发工业镜头选型技巧有哪些？在机器视觉系统中工业相机、图像处理软件和机器视觉光源固然很重要，但是光学镜头也是系统中必不可少的部件，直接影响成像质量的优劣，影响算法的实现和效果。

所以其作用亦不可或缺，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。

选择合适的工业镜头，是降低机器视觉系统成本，提高系统稳定性的重要步骤。

当为视觉系统选择镜头的时候，应该分析下面几个因素，就可以针对具体应用确定合适的镜头。

距离约束自动化机器视觉系统和装配线所需的空间差异很大，不同的系统应用需要不同的安装空间。

所谓的工作距离，是指当图像在焦距范围内的时候，物体和工业相机镜头前端的距离。

它限制了视觉系统以及和视觉系统一起工作的设备所需要的空间。

景深光学系统的性能取决于允许的图像模糊程度，模糊可能源于物体平面或者图像平面的位置漂移。

景深是指由探测器移动引起的可以接受的模糊范围，它依赖于工作F数，可以用来衡量镜头的聚光能力。

物体特性上海嘉肯光电科技有限公司:机器视觉光源的研发 在为机器视觉系统选择工业镜头之前，必须确定物体特性和分析环境。

这个可视区域叫做无遮挡视场（FOV），相机芯片大小对于确定FOV所需要的光学放大倍数是非常重要的。

视野FOV：拍摄目标的大小。

工作距离WD：工业相机（镜头）到目标的距离。

配合使用工业相机的芯片大小。

由上面三个参数，可以确定使用镜头的焦距。

是否需要光学变焦：有些项目需要对不同的层面的目标进行拍摄的，所以可能需要考虑光学变焦镜头。

是否需要自动光圈：有些案例，周围光照不一致，需要考虑自动光圈，以保证图像亮度的一致性。

是否需要自动对焦：如果物体会出现在不同的层面，可以考虑自动对焦功能。

上海嘉肯光电科技有限公司是一家专业从事机器视觉光源的研发、生产和销售为一体的高新技术企业。

以工业检测、机器视觉、图像处理、科学研究等领域为主要研发及经营方向。

此外，公司还代理工业镜头、工业相机、图像采集卡、图像处理软件和各类视觉附件。

工业镜头主要参数与选型工业镜头是应用于工业视觉系统的重要组成部分，用于捕捉、分析和处理图像信息。

为了确保工业视觉系统的性能和稳定性，正确选择合适的工业镜头至关重要。

本文将详细介绍工业镜头的主要参数和选型的考虑因素。

一、焦距焦距是工业镜头最主要的参数之一、焦距决定了图像在传感器上的投影尺寸和视角。

焦距越长，图像放大倍数越大，视角越窄，适用于需求数字放大或者远距离观察的应用；焦距越短，图像放大倍数越小，视角越宽，适用于需求较广的场景。

二、光圈光圈是控制镜头进光量的装置，也是工业镜头的重要参数。

光圈的大小通过F值来表示，如F1.4、F2.8等。

较小的F值表示光圈较大，能够提供更多的光线进入传感器，适用于光线较暗的场景。

而较大的F值表示光圈较小，适用于光线充足的场景。

三、视场角视场角是指工业镜头能够捕捉到的图像范围。

视场角分为水平视场角和垂直视场角两种。

视场角大小根据镜头的焦距和传感器尺寸来确定。

选择合适的视场角可以确保所需的目标物体完全位于图像范围内，避免数据缺失。

四、图像畸变图像畸变是指图像中出现的形状变形现象。

常见的图像畸变有径向畸变和切向畸变。

径向畸变是由于光线在镜头表面不同位置经过不同程度的折射导致，主要表现为图像中心和边缘的大小比例不一致；切向畸变是由于镜头安装不平行或者传感器不平面导致的。

选择低畸变的工业镜头可以提高图像的准确性和精度。

五、透光率透光率是指镜头材料对入射光线的透过能力。

透光率越高，镜头传递的光线越多，图像亮度越高。

透光率高的工业镜头可以提高系统的灵敏度，提高图像质量。

六、最小单位物元最小单位物元（也称为最短成像距离）是指最小可辨识出的物体大小。

最小单位物元越小，工业镜头对小物体的识别和测量能力越高。

较小的最小单位物元适用于高精度和高要求的工业视觉应用。

七、镜头接口镜头接口是指镜头与相机之间的连接接口。

工业镜头常见的接口有C接口、CS接口和M12接口等。

选择合适的镜头接口可以确保良好的镜头与相机的配合，提高图像传输的稳定性。

工业相机镜头地全参数与选型工业相机镜头是工业自动化领域中重要的设备之一，广泛应用于机器视觉、智能检测、无损检测等领域。

在选购工业相机镜头时，需要考虑到相机的应用环境、被测物体的特性以及相机镜头的参数。

本文将介绍工业相机镜头的全参数并进行选型分析。

一、工业相机镜头的全参数1.焦距(Focal Length)：焦距是镜头将光线聚焦的能力。

不同的焦距会影响镜头的视角和放大倍数。

一般来说，较长焦距的镜头具有较大的放大倍数和较小的视角，适合远距离拍摄；较短焦距的镜头具有较小的放大倍数和较大的视角，适合近距离大范围拍摄。

2.镜头结构(Lens Structure)：镜头的结构包括透镜的数量和排列方式。

常见的结构有单透镜结构、双透镜结构、复合透镜结构等。

不同的结构会影响成像质量、畸变程度和成本。

3.光圈(Aperture)：光圈控制着进入相机的光线量，它是一个由多个薄片组成的机械装置。

可以通过调节光圈的大小来控制曝光量和景深。

较大的光圈适合拍摄光线较暗的场景，提高曝光量；较小的光圈适合拍摄光线较亮的场景，提高景深。

4.最小对焦距离(Minimum Focus Distance)：最小对焦距离是指物体与镜头的最小距离，也是相机能够聚焦的最小距离。

镜头的最小对焦距离直接影响镜头的应用范围，较小的最小对焦距离适合拍摄微小物体，较大的最小对焦距离适合拍摄大型物体。

5.最大光学放大倍率(Maximum Optical Magnification)：最大光学放大倍率是镜头能够放大物体的倍数。

较大的光学放大倍率可以提高图像的清晰度和细节，适合拍摄对细节要求较高的场景。

6.视场角(Field of View)：视场角是指从相机镜头看到的场景范围。

它受到镜头焦距、相机感光元件尺寸和被测物体距离的影响。

一般来说，较长焦距的镜头具有较小的视场角，较短焦距的镜头具有较大的视场角。

7.图像传感器尺寸(Image Sensor Size): 图像传感器尺寸是指相机感光元件的尺寸。

机器视觉中用工业镜头与工业相机CCD选型指导手册道镜头的参数指标光学镜头一般称为摄像镜头或摄影镜头，简称镜头，其功能就是光学成像。

在机器视觉系统中，镜头的主要作用是将成像目标聚焦在图像传感器的光敏面上。

镜头的质量直接影响到机器视觉系统的整体性能;合理选择并安装光学镜头，是机器视觉系统设计的重要环节。

1.镜头的相关参数1焦距焦距是光学镜头的重要参数，通常用 f 来表示。

焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观察的范围也大，但距离远的物体分辨不很清楚;焦距数值大，视场角小，观察范围小，只要焦距选择合适，即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚。

由于焦距和视场角是一一对应的，一个确定的焦距就意味着一个确定的视场角，所以在选择镜头焦距时，应该充分考虑是观测细节重要，还是有一个大的观测范围重要，如果要看细节，就选择长焦距镜头;如果看近距离大场面，就选择小焦距的广角镜头。

2光阑系数即光通量，用 F 表示，以镜头焦距 f 和通光孔径 D 的比值来衡量。

每个镜头上都标有最大 F 值，例如6mm/F1.4 代表最大孔径为 4.29 毫米。

光通量与 F 值的平方成反比关系，F 值越小，光通量越大。

镜头上光圈指数序列的标值为 1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22 等，其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的 2 倍。

也就是说镜头的通光孔径分别是 1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，1/8，1/11，1/16，1/22，前一数值是后一数值的根号 2 倍，因此光圈指数越小，则通光孔径越大，成像靶面上的照度也就越大。

3景深摄影时向某景物调焦，在该景物的前后形成一个清晰区，这个清晰区称为全景深，简称景深。

决定景深的三个基本因素: 光圈光圈大小与景深成反比，光圈越大，景深越小。

焦距焦距长短与景深成反比，焦距越大，景深越小。

物距物距大小与景深成正比，物距越大，景深越大。

上海嘉肯光电科技有限公司:机器视觉光源的研发影响镜头选型的七大因素镜头的选择过程，是将镜头各项参数逐步明确化的过程。

作为成像器件，镜头通常与光源、相机一起构成一个完整的图像采集系统，因此镜头的选择受到整个系统要求的制约。

一、波长、变焦与否镜头的工作波长和是否需要变焦是比较容易先确定下来的，成像过程中需要改变放大倍率的应用，采用变焦镜头，否则采用定焦镜头就可以了。

二、特殊要求优先考虑结合实际的应用特点，可能会有特殊的要求，应该先明确下来。

例如是否需要使用远心镜头，成像的景深是否很大等等。

景深往往不被重视，但是它却是任何成像系统都必须考虑的。

三、工作距离、焦距工作距离和焦距往往结合起来考虑，先明确系统的分辨率，结合CCD像素尺寸就能知道放大倍率，再结合空间结构就能知道大概的物像距离，进一步估算镜头的焦距。

所以镜头的焦距是和镜头的工作距离、系统分辨率相关的。

四、像面大小和像质所选镜头的像面大小要与相机感光面大小兼容，遵循“大的兼容小的”原则，相机感光面不能超出镜头标示的像面尺寸，否则边缘视场的像质达不到理想效果。

像质的要求主要关注MTF和畸变，尤其应该重视畸变。

上海嘉肯光电科技有限公司:机器视觉光源的研发五、光圈和接口镜头的光圈主要影响像面的亮度，但是现在的机器视觉中，最终的图像亮度是由很多因素共同决定的：光圈、相机增益、积分时间、光源等等。

所以为了获得合理的图像亮度，需要综合调整成像参数。

镜头的接口指它与相机的连接接口，它们两者需匹配，不能直接匹配就需考虑转接。

六、镜头的类别线阵镜头配合线阵相机使用的镜头。

采用扫描式的工作方式，需要镜头与目标相对运动，每次曝光成像一条线，多次曝光组成一幅图像。

显微镜头为了看清目标的细节特征，显微镜头一般使用在高分辨率的场合。

基本的特点是工作距离短，放大倍率高，视场小。

远心镜头物方主光线平行于光轴主光线的会聚中心位于物方无限远，称之为物方远心光路。

作用：可以消除物方由于调焦不准确带来的测量误差。

工业相机与镜头选型方法（含实例）一、根据应用需求选型工业相机与镜头的选型首先要根据实际应用需求来确定。

应该明确拍摄的对象、需要的图像质量、成像速度等方面的要求。

例如，是否需要高分辨率的图像、是否需要高速连续拍摄、是否需要逆光环境下的高动态范围等等。

根据这些需求，可以确定所需要的传感器规格和镜头类型。

二、根据传感器规格选型传感器规格是工业相机选型的重要依据之一、传感器的大小直接影响到成像的角度、分辨率和噪声水平。

常见的传感器规格有1/2.3英寸、1/1.8英寸、2/3英寸、1英寸以及APS-C和全画幅等。

一般而言，传感器越大，成像角度越大，分辨率越高，噪声水平越低。

根据应用需求，选择合适的传感器规格。

实例一：如果应用需求是需要拍摄大范围场景，例如工业检测、机器视觉等，可以选择传感器规格较小的相机，例如1/2.3英寸传感器。

实例二：如果应用需求是需要高分辨率的图像，例如精细检测、高精度测量等，可以选择传感器规格较大的相机，例如APS-C或全画幅传感器。

三、根据镜头类型选型根据传感器规格确定之后，接下来要选择合适的镜头类型。

工业相机通常有固定焦距镜头、变焦镜头和特殊用途镜头等类型。

固定焦距镜头一般适合需要固定场景的拍摄，一般具有较高的分辨率和较低的畸变等特点。

变焦镜头适用于需要不同焦距的应用，具有变焦范围广、灵活性高的特点。

特殊用途镜头适用于特殊的应用场景，例如近距离测量、显微镜观察等。

实例三：如果应用场景需要拍摄不同物体的细节，例如高精度检测、PCB检测等，可以选择具有高分辨率和低畸变的固定焦距镜头。

实例四：如果应用场景需要拍摄不同距离的对象，例如检测机器人、机器视觉等，可以选择具有变焦范围广的变焦镜头。

四、根据镜头参数选型在确定镜头类型之后，还需要根据具体应用的需求选择合适的镜头参数，包括焦距、光圈和视场角等。

焦距是指镜头的焦距长度，影响到成像的角度和视场大小。

一般而言，焦距较短的镜头可以拍摄宽广的场景，焦距较长的镜头可以拍摄较小的视场。