工业相机和镜头选型技巧

一、加接圈，视野为什么会变小？

1、视野公式理解

焦距=物距X相机尺寸/相机视野
虽然像距总是大于焦距，但是二者的物理定义近似，当物距处于无穷远处时，焦距和像距是相等的，可以将焦距等价于像距去理解这个公式，即像距与感光芯片尺寸的比值和物距与视野的比值是相等的。
即：焦距/感光芯片尺寸=物距/视野，这样就很好理解

2、加接圈后视野变小分析

相机确认后，相机的尺寸不变，相对于定焦镜头，如果视野要变小，相对的物距要变小，加接圈会使得物距变小，像距变大。
注：相当于人靠近了看东西，视野当然变小

二、在如下试验台中，加了接圈，图像要清晰，那么相机高度应该如何调整？

1、试验台场景

(上图来源于 百度图片)

2、像距、物距和焦距的关系公式如下

（1/物距）+（1/像距）=（1/焦距）

3、分析

我们加了接圈，焦距是不变的，相当于像距变大，相应的我们的物距要减小，因此，相机应该向下移动，靠近物体，减少物距。

三、相机型号确定后，如何根据产品大小选择镜头

1、相机型号参数

假设需要做胶水缺陷检测，从成本以及实用考虑，200万彩色相机对于CCD和MEMS产品普通的胶水缺陷的视觉检测具有有用的成像，成本适当。
baser的200万彩色相机，感光芯片尺寸为：7.2X5.4mm

2、视野的确定

一般产品要位于整幅图的正中央，图像略大于产品。
假设某客户的产品为40mmX40mm，那么视野可以确定为50mmX50mm，此视野相对来说比较大了，可能需要很高的工作距离。

3、镜头的选择

经验来说，工作距离越大，焦距对应也越大，此时应该选择较小的焦距，比如25mm以下。到底选择多大的焦距，要看我们的机械结构有多少物距空间，计算如下：
物距=视野X焦距/感光芯片尺寸
（1）50mm焦距的镜头
短边达到50视野：物距需要462.96mm
长边达到50视野：物距需要347.22mm
（2）35mm焦距的镜头
短边达到50视野：物距需要324.07mm
长边达到50视野：物距需要243.05mm
（3）25mm焦距的镜头
短边达到50视野：物距需要243.05mm
长边达到50视野：物距需要231.48mm
（4）12mm焦距的镜头
短边达到50视野：物距需要111.11mm
长边达到50视野：物距需要83.33mm

4、结论

机器的视觉结构中，机械距离应该不超过200mm，相机如果确定，应该选择焦距为12mm的镜头

四、远心镜头基本信息和原理

1、远心镜头的应用场景

对机械部件进行精确测量

2、远心镜头的特点

（1）物体位移导致的放大倍率变化
（2）图像畸变
（3）透视误差
（4）较差的图像分辨率
（5）光源几何形状导致的物体边缘位置的不确定性

3、放大倍率稳定性的要求

【1】在2D测量中以及大部分的工业机器人中，只需要物体的正交视图（只有俯视平面，额没有侧面图）
【2】工作时，机器震动会导致物体振动
【3】许多物体的景深很大，在几厘米以上
【4】同一张照片，不同高度位置的同时测量，在保证清晰情况下，图像尺寸和实际尺寸比例要不变

4、远心定义

当物体保持在一定的范围内，远心镜头获得的尺寸不会随物体位移而发生变化，这一范围被称为“景深”或“远心范围”。

五、相机确认后，镜头应该如何挑选

1、根据视野和物距确定焦距

2、光学尺寸

相机之所以能够成像，是因为镜头把物体反射的光线打到了CCD芯片上面，镜头的镜面尺寸要大于CCD的尺寸

3、芯片类型尺寸图

4、镜头的接口

（1）C接口：镜头的标准接口之一
（2）CS接口：与C接口的区别仅仅在于镜头定位面到图像传感器的距离不同，C接口是17.5mm,CS是12.5mm。C接口的镜头配合CS的接口的相机需要增加一个5mm的接环。
（3）F接口：一般工业相机的CCD尺寸超过1时，使用F口。