工业相机镜头的参数和选型

机器视觉光学镜头的技术指标作者:Gregg Fales, Edmund Industrial Optics 机器视觉的集成和设计面临各种来自硬件、软件和电子方面问题的挑战，如果忽视光学性能规格，不了解如何评估光学器件，用户挑选合适的机器视觉镜头将会面临挑战。

通过了解10项镜头规格，可以帮助集成商和用户挑选镜头，来优化或评估各自系统的性能。

视觉系统光学性能的4项最基本参数是视野（field of view）、分辨率resolution、工作距离working distance 和景深depth of field（见图）。

需要考虑的更高级的集成规格参数包括焦距（f）、maximum chip format、失真（distortion）、变焦/聚焦特点（zoom/focus）、design conjugate、聚焦远心(telecentricity)。

四大参数视野简单而言，视野应该是你需要检查的物体的尺寸。

很多从事机器视觉系统规格的工程师是从放大倍数的角度来思考的。

然而，放大倍数是一种相对规格，依赖于图像传感器的尺寸和显示器件的尺寸。

从视野或分辨率的角度来说，它没有真正意义。

例如，一种具备50 倍放大倍数的系统可能具有5.3 毫米的视野（假如该系统使用的是1/2 英寸CCD 和13 英寸显示器）或15.2 毫米的视野（1 英寸CCD、19 英寸显示器）。

你必须规定视野，以确保视觉系统能够检验你感兴趣的整个区域。

分辨率只有规定视野而不是规定放大倍数，才能确保系统将具有合适的分辨率。

分辨率是系统可以测到的受检验物体上的最小可分辨特征尺寸。

在多数情况下，视野越小，分辨率越好。

系统的分辨率是由光学器件的调制传递函数（modulation transfer function, MTF）、摄像机、电缆和显示硬件等多个参数决定的。

MTF 限定了部件在分辨率和对比度方面的总体成像性能。

光学器件的MTF 常常被忽略，而仅仅根据基本放大倍数和摄像机像素数量来计算系统的分辨率是。

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。

工业相机镜头光圈的基础知识工业镜头的接口物镜的接口尺寸是有国际标准的，共有三种接口型式，即F型、C型、CS型。

F型接口是通用型接口，一般适用于焦距大于25mm的镜头；而当物镜的焦距约小于25mm时，因物镜的尺寸不大，便采用C型或CS型接口。

景深 (Depth of view，即DOF)：物体离最佳焦点较近或较远时，镜头保持所需分辨率的能力感光芯片尺寸：相机感光芯片的有效区域尺寸，一般指水平尺寸。

这个参数对于决定合适的镜头缩放比例以获取想要的视场非常重要。

镜头主要缩放比例(PMAG) 由感光芯片的尺寸和视场的比率来定义。

虽然基本参数包括感光芯片的尺寸和视场，但PMAG却不属于基本参数。

解析度表示一组物镜所能见到了2点的最小间隔0.61x 使用波长(λ)/ NA=解析度(μ)以上的计算方法理论上可以计算出解析度，但不包括失真。

※使用波长为550nm解像力１mm中间可以看到黑白线的条数。

单位（lp）/mm.光圈与F值光圈是一个用来控制镜头通光量装置，它通常是在镜头内。

表达光圈大小我们是用F值，如f1。

4，f2，f2。

8 etc光圈大小的影响情况：光圈越大，图像亮度越高；景深越小；分辨率越高；像场中央与边缘：一般像场中心较边缘分辨率高；像场中心较边缘光场照度高光波长度的影响：在相同的工业相机及镜头参数条件下，照明光源的光波波长越短，得到的图像的分辨力越高。

所以在需要精密尺寸及位置测量的视觉系统中，尽量采用短波长的单色光作为照明光源，对提高系统精度有很大的作用。

4、光学放大倍数用于计算主要缩放比例的公式如下：PMAG = 感光芯片尺寸 (mm) / 视场 (mm)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。

上海嘉肯光电科技有限公司将坚持“用心，创造未来”的企业经营理念，并持续不断地把最优秀、性价比最高的视觉产品提供给广大用户，以不断满足客户日益增长的要求。

basler相机常用参数摘要：一、引言二、Basler相机简介三、Basler相机常用参数1.分辨率2.帧率3.曝光时间4.信噪比5.动态范围6.镜头接口四、Basler相机参数设置与优化1.选择合适的分辨率2.调整帧率以满足需求3.合理设置曝光时间4.提高信噪比5.优化动态范围6.选择合适的镜头接口五、总结正文：一、引言Basler相机作为工业相机市场中的佼佼者，被广泛应用于各种领域，如机器视觉、自动化检测等。

了解并掌握Basler相机的常用参数对于充分发挥其性能至关重要。

本文将详细介绍Basler相机的一些常用参数，并探讨如何根据实际需求进行参数设置与优化。

二、Basler相机简介Basler相机是一款高性能的工业相机，提供多种分辨率、帧率、信噪比等参数供用户选择。

用户可以根据自己的需求，选择合适的参数配置，以满足不同应用场景的要求。

三、Basler相机常用参数1.分辨率分辨率是指相机可以捕捉的图像的清晰度和细节程度。

Basler相机提供多种分辨率选择，如VGA、HD、Full HD等。

用户应根据实际应用需求，选择合适的分辨率。

2.帧率帧率是指相机每秒钟可以捕捉的图像帧数。

帧率越高，相机捕捉动态画面的能力越强。

Basler相机支持多种帧率设置，用户可以根据实际需求进行调整。

3.曝光时间曝光时间是指相机感光元件接收光线的时间。

曝光时间越长，画面越亮，但可能导致运动物体出现模糊；曝光时间越短，画面越暗，但可以更好地捕捉运动物体。

用户应根据实际场景光线条件和拍摄目标，合理设置曝光时间。

4.信噪比信噪比是指图像中信号与噪声的比例。

信噪比越高，画面质量越好。

Basler相机具有高信噪比性能，用户可以根据实际需求进行优化。

5.动态范围动态范围是指相机可以捕捉到的光线强度范围。

高动态范围的相机可以在高反差场景中捕捉到更多的细节。

Basler相机提供高动态范围设置，用户可以根据实际场景光线条件进行选择。

6.镜头接口镜头接口是指相机与镜头的连接方式。

1_工业相机原理及选型指导工业相机是一种在工业生产环境中应用的特殊相机，用于进行工艺控制、质量检测和自动化生产等领域。

相比于普通相机，工业相机具有更高的分辨率、更快的速度和更强的稳定性。

本文将介绍工业相机的原理以及选型指导。

一、工业相机的原理工业相机的原理与普通相机的原理基本相同，都是通过光学系统将被拍摄物体的图像转换成电信号，然后通过图像采集芯片进行处理和传输。

不同的是，工业相机往往需要满足高速、高分辨率和高稳定性的要求，因此在光学系统、图像传感器和图像处理等方面有一些特殊设计。

光学系统：工业相机通常采用高质量的镜头和滤光片，以保证图像的清晰度和色彩还原度。

此外，还会根据实际应用需求选择合适的镜头焦距和光圈大小，以获取所需的视野范围和景深。

图像传感器：工业相机常用的图像传感器有CCD和CMOS两种。

CCD 传感器具有较高的光电转换效率和较低的噪声水平，适用于对图像质量要求较高的应用；CMOS传感器则具有较快的读取速度和较低的功耗，适用于高速图像采集和处理的场景。

选取合适的图像传感器需根据实际需求进行权衡。

图像处理：工业相机通常会搭配专用的图像处理芯片，用于对图像进行增强、噪声抑制、畸变校正等处理。

此外，还可以根据需要进行图像压缩和编码，以节省存储和传输带宽。

二、工业相机的选型指导1.分辨率：分辨率是指相机可以拍摄到的图像细节数量，通常以像素表示。

在选择工业相机时，需根据实际应用需求确定所需分辨率大小。

一般来说，分辨率越高，图像细节越丰富，但相应地也会增加图像处理和存储的负担。

2.速度：速度是指相机读取和传输图像的能力。

在高速生产线上，需要快速捕捉到工件的图像进行检测和判断，因此需要选择读取速度较快的相机。

一般来说，高速相机的读取速度可以达到每秒数百到数千张图像。

3.稳定性：工业相机通常要面对工业生产环境中的振动、温度变化等因素，因此需要具备较高的稳定性。

在选择工业相机时，需要关注相机的抗振动能力、温度范围和防尘防水等级。

工业视觉检测相机镜头的计算方式
1、WD 物距工作距离(Work Distance，WD)
镜头第一个工作面到被测物体的距离
2、FOV 视场视野(Field of View，FOV)
相机实际拍到区域的尺寸。

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3、DOV 景深(Depth of Field)。

景深是指在被摄物体聚焦清楚后，在物体前后一定距离内，其影像仍然清晰的范围。

景深随镜头的光圈值、焦距、拍摄距离而变化。

光圈越大，景深越小；光圈越小、景深越大。

焦距越长，景深越小，焦距越短，景深越大。

距离拍摄体越近时，景深越小；距离拍摄体越远时，景深越大。

4、Ho:视野的高度
5、Hi:摄像机有效成像面的高度(Hi来代表传感器像面的大小)
6、PMAG:镜头的放大倍数
7、f:镜头的焦距
8、LE:镜头像平面的扩充距离。

镜头的选择和主要参数镜头的选择和主要参数摄像机镜头是视频监视系统的最关键设备，它的质量（指标）优劣直接影响摄像机的整机指标，因此，摄像机镜头的选择是否恰当既关系到系统质量，又关系到工程造价。

镜头相当于人眼的晶状体，如果没有晶状体，人眼看不到任何物体；如果没有镜头，那么摄像头所输出的图像就是白茫茫的一片，没有清晰的图像输出，这与我们家用摄像机和照相机的原理是一致的。

当人眼的肌肉无法将晶状体拉伸至正常位置时，也就是人们常说的近视眼，眼前的景物就变得模糊不清；摄像头与镜头的配合也有类似现象，当图像变得不清楚时，可以调整摄像头的后焦点，改变CCD芯片与镜头基准面的距离（相当于调整人眼晶状体的位置），可以将模糊的图像变得清晰。

由此可见，镜头在闭路监控系统中的作用是非常重要的。

工程设计人员和施工人员都要经常与镜头打交道：设计人员要根据物距、成像大小计算镜头焦距，施工人员经常进行现场调试，其中一部分就是把镜头调整到最佳状态。

（１）以镜头安装分类所有的摄象机镜头均是螺纹口的，ＣＣＤ摄象机的镜头安装有两种工业标准，即Ｃ安装座和ＣＳ安装座。

两者螺纹部分相同，但两者从镜头到感光表面的距离不同。

Ｃ安装座：从镜头安装基准面到焦点的距离是17.526mm。

ＣＳ安装座：特种Ｃ安装，此时应将摄象机前部的垫圈取下再安装镜头。

其镜头安装基准面到焦点的距离是12.5mm。

如果要将一个Ｃ安装座镜头安装到一个ＣＳ安装座摄象机上时，则需要使用镜头转换器。

（２）以摄象机镜头规格分类摄象机镜头规格应视摄象机的ＣＣＤ尺寸而定，两者应相对应。

即摄象机的ＣＣＤ靶面大小为１／２英寸时，镜头应选１／２英寸。

摄象机的ＣＣＤ靶面大小为１／３英寸时，镜头应选１／３英寸。

摄象机的ＣＣＤ靶面大小为１／４英寸时，镜头应选１／４英寸。

如果镜头尺寸与摄象机ＣＣＤ靶面尺寸不一致时，观察角度将不符合设计要求，或者发生画面在焦点以外等问题。

（３）以镜头光圈分类镜头有手动光圈（manual iris）和自动光圈（auto iris）之分，配合摄象机使用，手动光圈镜头适合于亮度不变的应用场合，自动光圈镜头因亮度变更时其光圈亦作自动调整，故适用亮度变化的场合。

工业CCD相机的功能及参数设置工业CCD相机的功能及参数设置1、同步方式的选择对单台工业CCD相机而言，主要的同步方式有：内同步、外同步、电源同步及等。

其具体功能如下：内同步：利用相机内置的同步信号发生电路产生的同步信号来完成同步信号控制；外同步：通过外置同步信号发生器将特定的同步信号送入相机的外同步输入端，完成满足对相机的特殊控制需要；电源同步(线性锁定，line lock)：用相机的AC电源完成垂直同步。

对于由多个CCD相机构成的图像采集系统，希望所有的视频输入信号是垂直同步的，以避免变换相机输出时出现的图像失真。

此时，可利用同一个外同步信号发生器产生的同步信号驱动多台相机，以实现多相机的同步图像采集。

2.自动增益控制CCD相机通常具有一个对CCD的信号进行放大的视频放大器，其放大倍数称为增益。

若放大器的增益保持不变，则在高亮度环境下将使视频信号饱合。

利用相机的自动增益控制(AGC)电路可以随着环境内外照度的变化自动的调整放大器的增益，从而可以使相机能够在较大的光照范围内工作。

3.背光补偿通常，CCD相机的AGC工作点是以通过对整个视场的信号的平均值来确定的。

当视场中包含一个很亮的背景区域和一个很暗的前景目标时，所确定的AGC工作点并不完全适合于前景目标。

当启动背景光补偿时，CCD相机仅对前景目标所在的子区域求平均来确定其AGC工作点，从而提高了成像质量。

4.电子快门CCD相机一般都具备电子快门特性，电子快门不需任何机械部件。

CCD相机采用电子快门控制CCD 的累积时间。

当开启电子快门时，CCD相机输出的仅是电子快门开启时的光电荷信号，其余光电荷信号则被泄放。

目前，CCD相机的最短电子快门时间一般为1/10000秒；当电子快门关闭时，对NTSC制式相机，其CCD累积时间为1/60秒；对于PAL制式相机，则为1/50秒。

较高的快门速度对于观察运动图像会产生一个“停顿动作”效应，从而大大地增加了相机的动态分辨率。