工業(yè)鏡頭是機器視覺采集系統(tǒng)的重要組成部分,遠心鏡頭是鏡頭家族中相對年輕的成員,并且正以其特別的性能,成為最善良的明星。但是,也因為遠心鏡頭被引入時間比較短,其很多特性還未廣泛的為人們所熟知。
首先,我們從非遠心鏡頭的幾個問題說起。第一個問題,一般鏡頭在成像過程中,當工作距離發(fā)生變化時,其所成圖像大小會相應的發(fā)生變化,造成的結果就是同一個焦距的鏡頭,對應不同的物距,將會有不同的放大倍率,這一現象跟人類視覺系統(tǒng)的近大遠小視覺差類似。這一問題在某些應用場合是可以被忽略甚至加以利用的,但是當我們的視覺系統(tǒng)被用來執(zhí)行精密測量任務時,這一特性則會成為極大的阻礙。第二個問題,普通的鏡頭都存在一定范圍的景深,當被測物體不在鏡頭的景深范圍內時,圖像就會變得模糊,無法清晰聚焦,為此,設計師們在普通鏡頭上設計了調焦環(huán),當工作距離發(fā)生變化時,可以通過調節(jié)對焦面來看清楚感興趣的區(qū)域。問題是,如果被測物體本身的深度超出了一定范圍,鏡頭始終沒辦法同時看清首尾兩端,這個問題,必須通過其他的途徑來解決。第三個問題,隨著現在成像芯片分辨率的不斷提高,用戶對測量精度的要求也越來越苛刻,普通的鏡頭受制于其光學成像的原理,較好的也只能做到10um左右,視覺檢測領域需要精度更高的成像產品。
雙遠心鏡頭即是為了解決這些問題應運而生的。雙遠心鏡頭通過在光學系統(tǒng)的中間位置放置孔徑光闌,使主光線一定通過孔徑中心點,則物體側和成像側的主光線一定平行于光軸進入鏡頭。入射平行光保證了足夠大的景深范圍,從鏡頭出來的平行光則保證了即是工作距離在景深范圍內發(fā)生大幅度變化,成像的高度也就是放大倍率不會發(fā)生變化。
什么情況下應該選用雙遠心鏡頭呢?我司多年從事機器視覺產品選型的經驗,再次給客戶一些參考,如下情況,建議選用雙遠心鏡頭。
1)當被檢測物體厚度較大,需要檢測不止一個平面時,典型應用如食品盒,飲料瓶等。
2)當需要檢測的缺陷只在同一方向平行照明下才能檢測到時。
3)當需要超過檢測精度時,如容許誤差為1um。
4)當被測物體帶孔徑、或是三維立體物體時。
5)當需要低畸變率、圖像效果亮度幾乎全部一致時。
6)當被測物體的擺放位置不確定,可能跟鏡頭成一定角度時。
7)當被測物體在被檢測過程中上下跳動,如生產線上下震動導致工作距離發(fā)生變化時。