详解机器视觉之工业镜头的计算方法介绍

一、机器视觉中工业镜头的计算方式

二、相机和镜头选择技巧

1、相机的主要参数:
　 感光面积SS（Sensor Size）
2、镜头的主要参数:
　 焦距FL（Focal Length）
　 最小物距Dmin（minimum Focal Distance）

3、其他参数:
　 视野FOV（Field of View）
　 像素pixel
　 FOVmin=SS（Dmin/FL）
　 如：SS=6.4mm，Dmin=8in，FL=12mm pixel=640*480
　 则：FOVmin=6.4（8/12）=4.23mm 4.23/640=0.007mm
　 如果精度要求为0.01mm，1pixels=0.007mm<0.01mm
　 结论：可以达到设想的精度

三、工业相机传感器尺寸大小：（单位：mm）

1/4″：(3.2mm×2.4mm)； 1/3″：(4.8mm×3.6mm)； 1/2″：(6.4mm×4.8mm)；
2/3″：(8.8mm×6.6mm)； 1″：(12.8mm×9.6mm)；

四、CCD相机元件的尺寸

五、线阵传感器尺寸（单位：mm）

六、公式：

分辨率（μm)=0.61（固定值）x0.55（设计波长）÷NA
　 　有效F No=放大倍率/2NA
　 　景深(mm)=2(可接受的模糊圆直径x有效F No÷放大倍率2)
　 　光通量直径（φ）=2NAx物体的高度+视野尺寸（角度）

七、显示器倍率及综合倍率的求法：

显示器倍率=显示器英寸数x25.4（1英寸）÷CCD相机对角尺寸
　 综合倍率=显示器倍率x光学倍率
　 例：2x光学倍率镜头和1/2'' CCD相机的组合，在14''显示器上的影像综合倍率

综合倍率=44.45x2=88.9

八、光学放大率

光学放大率

影像大小相对于物体的放大率 
β=y’/y 
=b/a
=NA/NA’
=CCD相机元素尺寸/视场实际尺寸

电子放大率 

电子放大率是用相机拍照成像在CCD上的像呈现在显示器的放大倍数

显示器放大率 

显示器放大率是被拍物体通过镜头成像显示在显示器上的放大倍数 
显示器放大率＝（光学放大率）×（电子放大率） 
例子:光学放大率＝0. 2X, CCD大小1/2（对角线长8mm）,显示器14〃 
电子放大率＝14×25.4/8＝44.45（倍） 
显示器放大率＝0.2×44.45＝8.89（倍） （1寸＝25.4mm）

视场

视场是镜头与CCD相机连接时物体可被看见的范围大小 
视场的大小是:（CCD格式大小）/（光学放大率） 
例子:光学放大率＝0.2X，CCD1/2〃（4.8mm长，6.4mm宽） 
视场大小 :长＝4.8/0.2＝24（mm） 
宽＝6.4/0.2＝32（mm）