工业相机镜头选型实例及知识讲解

工业相机的选型

一、选相机
二、选镜头

前言

   随着人工智能的不断发展，机器学习这门技术也越来越重要，很多人都开启了学习机器学习，本文就介绍了机器学习的相机镜头选型。

1、选相机

1.1、相机分辨率

根据系统对图像精度的要求来选择相机的分辨率。

1.2、案列

1.2.1 已知条件

待检测物体大小：10mm×7mm;
检测精度：0.01mm；
视野范围：12mm x 9mm；

1.2.2 计算

相机最小分辨率=(12/0.01)(9/0.01)=1200900≈108万像素；
相机分辨率至少为108万像素;
可以选用130万像素相机(1280960)；
为减小边缘提取时的像素偏移带来的误差，提高系统的精准度和稳定性，实际使用中一般用2-3个像素对应一个最小缺陷或特征；
则相机分辨率=1083≈324万；
最终选型320万像素相机(2048*1536)

2、选镜头

2.1、镜头像面

为保证画面整体的可应用性，选用镜头的像面尺寸应大于相机芯片的对角线尺寸（以下简称靶面），否则会出现边缘暗角/黑角等情况，影响使用。

2.2、镜头焦距

根据被摄物体的大小我们可以得到视野的大致范围，进而得到物像关系，这里我们用光学放大倍率来表示。
公式：光学放大倍率=CCD相机元素尺寸/视场实际尺寸
=CCD（V）或（H）尺寸/视场（V）或（H）尺寸
=焦距/物距

2.3、案列

2.3.1 已知条件

视野范围：12mm9mm；
镜头前端距离被测物体距离：60mm；
选用相机：320万像素相机（分辨率20481536,像元尺寸3.45um）

2.3.2 计算

① CCD长宽尺寸:
CCD长度=20483.45/1000=7.0656mm
CCD高度=15363.45/1000=5.2992mm

② 计算光学放大倍率：
光学放大倍率=CCD（V）/视场（V）=7.0656/12=0.59 倍

③ 计算焦距：
焦距=物距×光学放大倍率=60×0.59=35.4mm
常用焦距有：8.12.16.25.35.50.75等.

④ 计算实际光学放大倍率、视野长度、视野高度：
实际光学放大倍率 =焦距/物距 =35/60=0.58 倍
实际视野长度 = CCD长度/实际光学放大倍率=7.06/0.58=12.17mm
实际视野宽度 = CCD高度/实际光学放大倍率=5.30/0.58=9.13mm

⑤ 计算单像素精度：
单像素精度 =视野长度/CCD长方向有效像素个数=12.17/2048=0.0059mm

3.总结

使用35mm镜头，搭配320万相机，可以达到12.17mm×9.13mm的视野，单像素精度5.9微米。

4.相机镜头常用资源查询

4.1工业相机术语

4.1.1 芯片尺寸

通常芯片尺寸与分辨率是对应的，如500W相机2.2um像元为1/2.5
3.45um像元为2/3,4.8um像元为1英寸

芯片尺寸=像元尺寸X分辨率

4.1.2 精度

80÷4000=0.02 mm/pix
理论精度为2丝

4.1.3 拖影

0.1mm÷100mm/s=0.001s=1ms=1000μs

4.2相机的选型

4.2工业镜头术语

4.3镜头参数间相互影响关系