關于遠心鏡頭的原理、應用范圍及其選型

　　工業鏡頭是機器視覺采集系統的重要組成部分，遠心鏡頭是鏡頭大家族中相對年輕的成員，并且正以其獨特的性能，成為最善良的明星，什么是遠心鏡頭,遠心鏡頭的原理。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，本文即是本著向大家介紹遠心鏡頭基礎知識的原則，從遠心鏡頭的原理，應用范圍，選型方法三個方面，對其進行綜合闡述，揭秘光在遠心系統里經歷的神秘的藝術之旅。

　　第一部分：遠心鏡頭的原理說明

　　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，當工作距離發生變化時，其所成圖像大小會相應的發生變化，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被用來執行精密測量任務時，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，當工作距離發生變化時，可以通過調節對焦面來看清楚感興趣的區域。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，最好的也只能做到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生大幅度變化，成像的高度也就是放大倍率不會發生變化。

　　第二部分：遠心鏡頭使用范圍

　　什么情況下應該選用遠心鏡頭呢?根據筆者多年從事機器視覺產品選型的經驗，再次給讀者一些參考，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)當被測物體的擺放位置不確定，可能跟鏡頭成一定角度時。

　　3)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生變化時。

　　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、圖像效果亮度幾乎完全一致時。

　　6)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。

　　7)當需要超過檢測精度時，如容許誤差為1um。

　　第三部分：遠心鏡頭的選型方法

　　遠心鏡頭的選型辦法其實跟普通光學系統中的鏡頭類似，需要關注的幾個點如下：

　　兼容的CCD靶面尺寸。這一點跟普通鏡頭的選擇類似，要求遠心鏡頭兼容的CCD靶面大于或等于配套的相機靶面，否則會造成分辨率的浪費。

　　接口類型。目前遠心鏡頭提供的接口類型也跟普通鏡頭類似，有C口，F口等，只要跟相機配套即可使用。

　　放大倍率，或成像范圍。當放大倍率和CCD靶面確定時，成像范圍即確定，反之亦然。

　　工作距離。一般以上三點選定的情況下，工作距離已經確定在一個范圍之內，這是其成像光路決定的。需要注意的就是此工作距離是否滿足實際使用要求。當選用遠心系統進行檢測時，我們建議先選定鏡頭，依據其工作距離設計其他機械結構。

　　景深范圍。在滿足前面幾個使用條件的前提下，景深范圍越大，說明遠心系統的光學特性越好，在選型時可作為參考。

　　因為遠心鏡頭的這些特性，導致其生產工藝要求非常高，所以目前主要的生產廠家都在國外，維視圖像作為國內領先的遠心光學自主品牌，其BT系列雙遠心產品以其超高的精度，穩定性和性價比，正在取得越來越多客戶的認可，希望在遠心光學這條路上，我們能陪伴您一起成長，為機器視覺這個大家庭的建設，貢獻自己的一份力量。

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