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长焦变焦镜头的原理、应用范围及选型


工业镜头是机器视觉采集系统的重要组成部分。长焦变焦镜头是镜头家族中相对年轻的一员,正以其独特的性能成为最善良的明星。但也因为长焦变焦镜头是在相对较短的时间内推出的,这些特性中有很多并不广为人知。本文从远摄变焦镜头的应用、选择方法、应用范围等方面介绍远摄变焦镜头。并对远心系统中的秘密光体验进行了全面的分析和揭示。

长焦变焦镜头

第1部分:长焦变焦镜头原理说明

首先,让我们从关于远摄变焦镜头。一、一般镜头在成像过程中,当工作距离发生变化时,成像大小也会随之变化,结果就是相同焦距的镜头对应不同的物距,就会有不同的放大倍率。这种现象类似于人类视觉系统中的一切,远看小,反之大。这个问题在某些应用中可以被忽略甚至被利用,但是当我们的视觉系统用于执行精确的测量任务时,这个特性可能是一个主要障碍。其次,普通镜头有一定的景深范围,当被测物体的景深范围超出镜头时,图像会变得模糊,无法清晰对焦。因此,设计者在普通镜头中设计了聚焦环。当距离发生变化时,它会调整焦点以查看感兴趣的区域。问题是,如果物体本身超出一定范围,相机就无法端到端看到,必须通过其他方式来解决。第三,随着成像芯片分辨率的提高,用户对测量精度的要求越来越严格。受制于普通镜头光学成像的原理,最好的镜头只有10um左右。视觉检测领域需要更精准的成像产品。
双长焦变焦镜头就是为了解决这些问题而诞生的。对于双远摄变焦镜头,在光学系统中间位置平行放置一个孔径光阑,主光通过光圈中心点,主光平行于光轴进入镜头.平行光保证足够大的景深,来自镜头的平行光保证工作距离在景深范围内变化较大,成像倍率高度不变。

第二部分:双远摄变焦镜头的应用范围

什么情况下应该使用长焦变焦镜头?根据作者多年机器视觉产品选型经验,给读者一些参考,即双长焦变焦镜头建议在以下情况下选择:
1)当被检测物体的厚度足够大且有多个平面时需要检测,如食品盒、饮料瓶等
2)当被测物体的位置不确定时,可能与镜头成一定角度。
3)待检测物体上下跳跃时,如生产线震动引起工作距离变化。
4)用孔径或三维物体测量物体时。
5) 要求低失真率且图像效果亮度几乎相同时。
6)当需要检测同一方向的缺陷时,只能检测平行光。
7)超过检测精度时,公差为1um。

第三部分:长焦变焦镜头的选择方法

长焦变焦镜头的选择方法与普通光学系统类似相机,需要注意的几点如下:
兼容的 CCD 目标表面尺寸。这与普通镜头的选择类似,要求长焦变焦镜头兼容的CCD目标面大于或等于匹配的相机目标面,否则会造成分辨率的浪费。
接口类型。目前长焦变焦镜头提供与普通镜头类似的接口类型,有C口、F口等,只要配套就可以。
放大率或成像范围。当用CCD靶面确定倍率时,成像范围就确定了,反之亦然。
操作距离。一般来说,在以上三个确定的点上,操作距离已经控制在一个范围内,这个范围是由其成像光路决定的。重要的是要注意工作距离是否符合实际要求。检测远心系统时,建议先选择镜头,根据工作距离设计其他机械结构。
景深。满足前几项条件,景深越大,远心系统的光学特性越好,可作为选型参考。


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