机器视觉网:远心镜头与普通工业镜头拍摄效果对比

Posted By: Dz Optics In: 镜头知识 On: Tuesday, April 3, 2018 Comment: 0 Hit: 212

  在工业应用上用到的镜头通常有普通工业镜头和远心工业镜头,二者之间的区别在于,远心镜头是平行光路设计,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,即不会产生近大远小的情况,这对被测物体不在同一物面上的情况是非常重要的应用。

1英寸以下像面远心镜头

  而普通工业镜头在拍摄时,被测物体(或CCD芯片)离镜头距离的远近不一致,会造成放大倍率不一样,目标物体离镜头越近(工作距离越短),所成的像就越大。在使用普通镜头进行测量时,会存在如下问题:

  1.由于被测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。

  远心镜头可以有效解决普通工业镜头存在的上述问题,而且没有此性质的判读误差,因此可用在高精度测量、度量计量等方面。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,需要的视场就越大。

  远心镜头是一种高端的工业镜头,像质出众,畸变小,特别适合于尺寸测量的应用,可配合软件进行精密测量。

  一、远心镜头与普通工业镜头拍摄小孔对比

             

                               图1                                                                              图2

  在相同的拍摄条件下,图1为普通连续变倍工业镜头拍摄。由于普通镜头存在的视觉聚焦误差,小孔内壁易产生阴影,对于提取小孔内边缘造成影响,图像精度不高。

  图2用连续变倍远心镜头拍摄,因为远心镜头特有的平行光特性,可以确保拍摄出的小孔轮廓清晰,数据准确,不需要对图像做过多校正。

  对比可见远心镜头比普通工业镜头更适合检测有厚度小孔的孔径,以及对边缘提取要求高的测量应用行业。

  二、远心镜头与普通工业镜头拍摄齿轮对比

                    

                          图3                                                                                      图4

  由于普通工业镜头的入光和成像光线不是平行光设计,存在视觉误差。图3由普通工业镜头拍摄出来的图片,齿轮圆孔的内壁可见,整个齿轮沿着中心凸起,孔径和外边沿数据不真实,不易判读边缘,需要很复杂的算法校正。

  远心镜头的光路是平行光设计,从图4可以看出,用远心镜头拍摄齿轮,齿轮的圆孔内边缘和外齿轮边缘轮廓清晰,孔径数据真实,不存在孔内壁可见和外壁畸变的现象,无需对图像校正。

  三、远心镜头和普通工业镜头拍摄模具对比

                

                               图5                                                                               图6

  图5,用普通的镜头拍摄,由于视觉误差和聚焦不准,所以在拍摄塑胶模具的透气孔时(红圈圈定),出现内壁可见,边缘提取不清晰,有阴影的现象,对识别造成影响,数据不准确。

  图6,用远心镜头拍摄,由于远心镜头具有平行光的远心特性,不存在视觉误差,所以在拍摄塑胶模具的透气孔时(红圈圈定),内壁边缘清晰,数据准确。拍摄圆孔(绿色)时,孔边缘清晰,易于检测到毛刺,以及检测孔径大小等。

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