工业镜头是机器视觉系统中十分重要的成像元件,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。21世纪初,随着机器视觉系统在精密检测领域的广泛应用,普通工业镜头难以满足检测要求,为弥补普通镜头应用之不足,适应精密检测需求,远心镜头应运而生。远心镜头依据其独特的光学特性:高分辨率、超宽景深、超低畸变以及独有的平行光设计等,给机器视觉精密检测带来质的飞跃。 远心镜头(Telecentric),主要是为纠正传统工业镜头视差而设计,它可以在一定的物距范围内,使得到的图像放大倍率不会变化,这对被测物不在同一物面上的情况是非常重要的应用。远心镜头由于其特有的平行光路设计一直为对镜头畸变要求很高的机器视觉应用场合所青睐。
发展历程工业镜头是机器视觉系统中十分重要的成像元件,系统若想完全发挥其功能,工业镜头必须要能够满足要求 远心镜头才行。21世纪初,随着机器视觉系统在精密检测领域的广泛应用,普通工业镜头难以满足检测要求,为弥补普通镜头应用之不足,适应精密检测需求,远心镜头应运而生。远心镜头依据其独特的光学特性:高分辨率、超宽景深、超低畸变以及独有的平行光设计等,给机器视觉精密检测带来质的飞跃。世界知名的镜头厂商有美国Navitar、德国施乃德、意大利Opto Engineering、日本Kowa、中国艾菲特(Aftvision)等都已经有了自己品牌的远心镜头产品线。定义远心镜头(Telecentric),主要是为纠正传统工业镜头视差而设计,它可以在一定的物距范围内,使得到的图像放大倍率不会变化,这对被测物不在同一物面上的情况是非常重要的应用。远心镜头由于其特有的平行光路设计一直为对镜头畸变要求很高的机器视觉应用场合所青睐,原理优势远心镜头设计目的就是消除由于被测物体(或CCD芯片)离镜头距离的远近不一致,造成放大倍率不一样。根据远心镜头分类设计原理分别为:1)物方远心光路设计原理及作用:物方主光线平行于光轴主光线的会聚中心位于像方无限远,称之为:物方远心光路。其作用为:可以消除物方由于调焦不准确带来的,读数误差。2)像方远心光路设计原理及作用:像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:像方远心光路。其作用为:可以消除像方调焦不准引入的测量误差。3)两侧远心光路设计原理及作用:综合了物方/像方远心的双重作用。主要用于视觉测量检测领域。参数选择技术参数1)高影像分辨率图像分辨率一般以量化图像传感器既有空间频率对比度的CTF (对比传递函数)衡量,单位为lp/mm(每毫米线耦数)。大部分机器视觉集成器往往只是集合了大量廉价的低像素、低分辨率镜头,最后只能生成模糊的影像。而采用AFT远心镜头,即使是配合小像素图像传感器(如5.5百万像素, 2/3"),也能生成高分辨率图像。2)近乎零失真度畸变系数即实物大小与图像传感器成像大小的差异百分比。普通机器镜头通常有高于1~2%的畸变,可能严重影响测量时的精确水平。相比之下, AFT光电公司的远心镜头通过严格的加工制造和质量检验,将此误差严格控制在0.1%以下。3)无透视误差在计量学应用中进行精密线性测量时,经常需要从物体标准正面(完全不包括侧面)观测。此外,许多机械零件并无法精确放置,测量时间距也在不断地变化。而软件工程师却需要能精确反映实物的图像。远心镜头可以完美解决以上困惑:因为入射光瞳可位于无穷远处,成像时只会接收平行光轴的主射线。4)远心设计与超宽景深艾菲特光电公司生产的AFT双远心镜头不仅能利用光圈与放大倍率增强自然景深,更有非远心镜头无可比拟的光学效果:在一定物距范围内移动物体时成像不变,亦即放大倍率不变。如何选择这些年机器视觉在中国发展迅速,大家在系统集成中对普通镜头的选型已经有了一定了解,但是对远心镜头的选型还经常是一头雾水,即便在技术人员的帮助下选择完镜头,在使用过程中还是不知道该注意哪些问题。针对这个问题,Aftvision光电公司技术部王经理介绍到,远心镜头和相机的匹配选择原则和普通工业镜头是一样的,只要其靶面的规格大于或等于相机的靶面即可。使用过程中请留意,在远心镜头的物镜垂直下方区域范围的都是远心成像,而超出此范围的区域,就不是严格意义上的远心成像了,这点在实际的使用中一定要注意,否则会产生不必要的偏差。客户在选择远心镜头时,首先应明白在什么时候需要时选择远心镜头。根据远心镜头原理特征及独特优势,当检查物体遇到以下6中情况时,最好选用远心镜头:1)当需要检测有厚度的物体时(厚度》1/10 FOV直径);2)需要检测不在同一平面的物体时;3)当不清楚物体到镜头的距离究竟是多少时;4)当需要检测带孔径、三维的物体时;5)当需要低畸变、图像效果亮度几乎完全一致时;6)当缺陷只在同一方向平行照明下才能检测到时。选择远心镜头,首先应明白远心镜头相关指标对应使用条件:1)物方尺寸------拍摄范围。2)像方尺寸------使用的CCD的靶面大小。3)工作距离------物方镜头前表面距离拍摄物的距离。4)分辨率---------使用的CCD像素大小。5)景深------------镜头能成清晰像的范围。像/物倍率越大景深越小。6)接口------------照相机接口,多为C,T等接口。根据使用情况(物体尺寸和需要的分辨率)选择物方尺寸合适的物方镜头和CCD或CMOS相机,同时得到像方尺寸,即可计算出放大倍率,然后根据产品列表选择合适的像方镜头。选择过程中还应注意景深指标的影响,因为像/物倍率越大景深越小,为了得到合适的景深,可能还需要重新选择镜头。本段基本分类远心镜头主要分为物方远心镜头、像方远心镜头和两侧远心镜头。物方镜头物方远心镜头是将孔径光阑放置在光学系统的像方焦平面上,当孔径光阑放在像方焦平面上时,即使物距发生改变,像距也发生改变,但像高并没有发生改变,即测得的物体尺寸不会变化。物方远心镜头用于工业精密测量,畸变极小,高性能的可以达到无畸变。像方镜头像方远心镜头,通过在物方焦平面上放置孔径光阑,使像方主光线平行于光轴,从而虽然CCD芯片的安装位置有改变,在CCD芯片上投影成像大小不变。双侧镜头双侧远心镜头兼于上面两种远心镜头的优点。在工业图像处理中,一般只使用物方远心镜头。偶尔也有使用两侧远心镜头的,(当然价格更高)。而在工业图像处理/机器视觉这个领域里,像方远心镜头一般来说不会起作用的,因此这个行业基本是不用它的。本段应用优势远心镜头主要应用于精密测量。在精密光学测量系统中,由于普通光学镜头会存在一定的制约因素,如影像的变形、视角选择而造成的误差、不适当光源干扰下造成边界的不确定性等问题,进而影响测量的精度。而远心镜头(Telecentric镜头)能有效降低甚至消除上述问题,因此Telecentric镜头已经成为精密光学量测系统决定性的组件,其应用领域也越来越广泛。本段与普通镜头对比远心工业镜头主要是为纠正传统工业镜头的视差而特殊设计的镜头,它可以在一定的物距范围内,使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化,这对被测物不在同一物面上的情况是非常重要的应用。普通工业镜头目标物体越靠近镜头(工作距离越短),所成的像就越大。在使用普通镜头进行尺寸测量时,会存在如下问题:1)由于被测量物体不在同一个测量平面,而造成放大倍率的不同;2)镜头畸变大3)视差也就是当物距变大时,对物体的放大倍数也改变;4)镜头的解析度不高;5)由于视觉光源的几何特性,而造成的图像边缘位置的不确定性。而远心镜头就可以有效解决普通镜头存在的上述问题,而且没有此性质的判断误差,因此可用在高精度测量、度量计量等方面。远心镜头是一种高端的工业镜头,通常有比较出众的像质,特别适合于尺寸测量的应用。无论何处,在特定的工作距离,重新调焦后会有相同的放大倍率,因为远心镜头的最大视场范围直接与镜头的光栏接近程度有关,镜头尺寸越大,需要的现场就越大。远心测量镜头能提供优越的影像质素,畸变比传统定焦镜头小,这种光学设计令影像面更对称,可配合软件进行精密测量普通镜头优点:成本低,实用,用途广。普通镜头缺点:放大倍率会有变化,有视差。普通镜头应用:大物体成像。远心镜头的优点:放大倍数恒定,不随景深变化而变化,无视差。远心镜头的缺点:成本高,尺寸大,重量重。远心镜头的应用:度量衡方面,基于CCD方面的测量,微晶学 更多资料请参考 远心镜头分类和应用检测场合 http://www.csn-tech.com/News_View.asp?id=54
首先远心工业镜头主要是为纠正传统工业镜头的视差而特殊设计的镜头,它可以在一定的物距范围内,使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化,这对被测物不在同一物面上的情况是非常重要的应用。远心测量镜头能提供优越的影像质素,畸变比传统定焦镜头小,这种光学设计令影像面更对称,可配合软件进行精密测量远心镜头的优点:放大倍数恒定,不随景深变化而变化,无视差。远心镜头的缺点:成本高,尺寸大,重量重。远心镜头的应用:度量衡方面,基于CCD方面的测量,微晶学从你需求的刻度测量最好是选择远心镜头.主要是看你的预算了,测量要求不高也是可以选择FA工业镜头的,中联科创专业的光学镜头厂家直销,账号:telephone:联系技术能帮到你!
远心镜头焦距可调。远心镜头是为纠正传统镜头视差而设计的一种高端光学镜头,相比一般镜头而言,它在放大倍率、畸变、视差、解析度等方面都具有绝对优势, 远心度是指物体的倍率误差,倍率误差越小,远心度越高,远心度有各种不同的用途,在镜头使用前,把握远心度很重要,远心镜头的主光线与镜头的光轴平行,远心度不好,远心镜头的使用效果就不好;远心度可以用下图进行简单的确认。
远心镜头的原理
远心镜头采用独特光学设计原理,放大倍数恒定,低失真、不随景深变化而变化,无视角误差,较适合工业上量测应用,远心镜头可以分为,物方远心镜头、像方远心镜头和双侧远心镜头三大类,可提供不同工作距离,不同放大倍率供选择。
镜头的焦距是镜头的一个重要指标,主要是指镜头光学后主点到焦点的距离,镜头的焦距长短决定着拍摄的成像大小,视场角大小,景深大小和画面的透视强弱,远心镜头中有远心变倍镜头,也叫焦距可变镜头,倍率,摄像范围等可以简单改变,适合于需要寻找最合适摄影条件以便于操作的场合使用。
世界知名的镜头厂商有美国Navitar、德国施乃德、意大利Opto Engineering、日本Kowa、中国远心光学(BTOS)等都有自己品牌的远心镜头产品线。国内自主研发生产的做远心镜头的数远心光学比较专业,视场物距选择种类很多,远心镜头、双远心镜头、平行光源等产品很多。你可以到他们网站去看下参数对照,据说还可以定制。远心镜头最近抄得比较火,拍图效果确实好但价格不菲,如果你的检测精度要求极高的话还是很必要选择远心镜头的。
特点:
远心镜头最重要的优点之一是物体距离变化并不影响图像的放大倍率。由于远心镜头具有独特的技术优势,目前,在机械零件测量、塑料零件测量、玻璃制品与医药零件测量、电子元件测量等高精度检测方面的需求,对于精密测量的场合特别适用。
远心镜头具体应用场景:
1.机械零件测量
远心镜头最普遍的应用就是测量精密机械零件尺寸。远心镜头主要用于测量精密机械零件,如:弹簧、螺丝、螺母和垫圈等。
2.塑料零件测量
远心镜头的另一个主要应用是测量橡胶密封件、 O型环和塑料盖帽等。物体其特点是由于在移动、测量时容易变形,传统测量方式比较困难,这些零件的检测方式需要用到无接触式的光学测量技术。
3.电子元件测量
许多其它元器件(如电阻、三极管和集成电路)需要小型远心镜头检查其完整性、尺寸、规格、位置与插脚的弯度,电子图板需检测各元件的间距。其它电子产品如晶体管及IC电路则须使用远心镜头来检测其尺寸及连接点的位置, 而电路板则常被用来控制电子组件间的距离。
4.玻璃制品与医药零件测量
许多制药玻璃器皿如小瓶、胶囊和管形瓶等,一般都采用远心镜头测量,以保证完全密封、防止器皿损伤。在饮料制造业中也有相似应用,例如测量玻璃瓶颈的螺纹线。注射器等其它医药被动器件,同样也需要远心检验系统技术。
5.其它特殊用途
慕藤光带你认识世界著名工业镜头品牌今天慕藤光小编带大家去认识目前工业镜头在世界遥遥领先的几个品牌以及他们的出自的国家。一、美国Navitar工业镜头Navitar公司于1972年成立于美国纽约,是领先的优质光学系统制造商和供应商二、德国Schneider工业镜头来自德国的Schneider光学(施耐德),拥有近百年历史,光学像质优异。三、德国Zeiss工业镜头来自德国的蔡司早在1890年生产相机镜头之前便在1846年生产制造显微镜头,是全球视光学和光电子工业领域知名的跨国公司。四、意大利Opto-engineering远心镜头来自意大利的Opto-engineering为机器视觉设计及生产远心镜头已有近10年历史,可为主流市场提供标准产品及定制产品。五、韩国SPO工业镜头来自韩国的SPO镜头,拥有良好的光学性能,可用于机器视觉行业高精度测量、高精密缺陷检测等。六、日本μ.tron工业镜头日本Canon专业光学产品海外分销商MYUTRON株式会社自主的μ.tron品牌,是日本专业的光学器件厂家,主要产品有3大系列:CCTV镜头,FA工业镜头和专业机器视觉光源。Mytron的工业镜头精密、精致,性能卓越,定位较高,在国内PCBA AOI和线扫描系统中选用。七、日本日本VST工业镜头日本VST工业镜头VS Technology Corporation 是从事设计,开发,生产机器视觉领域的包括各种光学工业镜头,棱镜,光源,照相机以及图像显微镜等产品,并提供成像系统的设计提案。向着现代的产业界多用途多品种的方向发展的企业。八、日本Moritex工业镜头日本Moritex株式会社成立于1973年,2008年被德国老牌光学厂家SCHOTT收购。Moritex的机器视觉产品线包括远心定倍镜头和工业光源。其镜头产品在大陆、台湾和香港有较大的影响力,是行业标杆。九、日本KOWA工业镜头日本KOWA(兴和株式会社)成立于1894年(112年历史) ,包含14个事业所,5个工厂,员工达两千多人,年营业额约100亿***左右,在美国、欧洲均设有分公司和办事机构。KOWA镜头研发生产始于1946年,已有六十余年的历史,所生产的FA镜头和CCTV镜头产品被广泛地应用于世界各地的项目,在日本本国、美国、欧洲都有极佳的口碑。其FA工业自动化镜头包括以下7个系列:NC系列、JC系列、JCM系列、HC系列、TC系列、CLS系列、MACRO系列。十、日本腾龙工业镜头株式会社腾龙成立于1950年,1986年开始销售“2/3″f=8-16mm F/1.6”镜头以来,在监控行业不断创新研发出革新性的镜头,长期专注于光学产品制造,是日本乃至世界光学产业界举足轻重的综合光学制造商。十一、日本Pentax工业镜头日本Pentax宾得公司属于日本理光公司,是世界第二大镜头生产厂,也是历史悠久的光学,照相机厂家。其专门为机械视觉行业开发的工业镜头,基本都是由CCTV镜头转化而来的FA镜头。十二、日本FUJINON工业镜头为了满足市场上对高解像度和低失真的轻巧镜头的需求,FUJINON富士能提供了6种能够配合5百万像素和14种能配合1.5百万像素的工业用镜头。十三、日本Computar工业镜头Computar是日本CBC株式会社拥有的镜头品牌。日本CBC株式会社成立于1925年,总部在日本东京。Computar工业镜头,图像质量好,成像畸变小,图像的对比度小,适用于对图像质量要求较高的图像采集及工业自动化检测等行业应用领域。捕捉兆级像素照相机的全部分辨率低变形率 (低于1.0%) 为焦点和光圈锁定调节螺钉在整个屏幕范围内都具有高对比度及清晰度的图像凑式设计。
远心镜头主要用在精密光学测量系统中的, 在精密光学系统,由于普通光学镜头会存在一定的制约因素,进而影响测量的因素,而原因镜头可以有效降低解决和解决此问题
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