工業(yè)鏡頭可以這樣選，了解鏡頭選型全部要點(diǎn)
在機(jī)器視覺系統(tǒng)中，工業(yè)鏡頭的選型一直以來是比較繁瑣的過程，需要了解鏡頭的具體用途、使用環(huán)境、經(jīng)過多方實(shí)驗(yàn)才能確定最終參數(shù)。一顆小小的鏡頭選型會(huì)直接影響到機(jī)器視覺系統(tǒng)整體性能，合理選擇和安裝鏡頭，是機(jī)器視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。選擇不適合的鏡頭就可能無法發(fā)揮鏡頭成像功能，無法得到清晰質(zhì)量圖像從而影響產(chǎn)品檢測(cè)質(zhì)量。如何化繁為簡(jiǎn)，一篇文章帶您了解鏡頭選型全部要點(diǎn)。
鏡頭構(gòu)成
工業(yè)相機(jī)典型鏡頭可以分為透鏡組和光闌兩部分。
透鏡，單個(gè)透鏡是進(jìn)行光束變換的基本單元。常見的有凸凹透鏡兩種，凸透鏡對(duì)光線具有會(huì)聚作用，凹透鏡對(duì)光線具有發(fā)散作用。鏡頭設(shè)計(jì)中常將這兩類透鏡結(jié)合使用，校正各種像差和失真，以達(dá)到滿意成像效果。光闌，約束進(jìn)入鏡頭的光束成分。使有益的光束進(jìn)入鏡頭，而有害的光束不能進(jìn)入鏡頭。光闌可分為孔徑、視場(chǎng)、消雜光光闌3種。小結(jié)，透鏡和光闌都是鏡頭重要光學(xué)功能單元，透鏡側(cè)重于光束變換（例如實(shí)現(xiàn)一定組合焦距、減少像差等），光闌側(cè)重于光束的取舍約束。
鏡頭主要參數(shù)
焦距，即傳感器到相機(jī)鏡頭光線聚焦位置的距離。通常以毫米為單位，能夠傳達(dá)大量有關(guān)待捕獲圖像類型信息。焦距大小決定視角的大小，焦距數(shù)值小，視角大，所觀察的范圍也大；焦距數(shù)值大，視角小，觀察范圍小。根據(jù)焦距能否調(diào)節(jié)，可分為定焦鏡頭和變焦鏡頭兩大類。
光圈，用F表示，以鏡頭焦距和通光孔徑比值來衡量。每個(gè)鏡頭上都標(biāo)有最大F值，例如 8mm /F1.4代表最大孔徑為 5.7mm。F值越小，光圈越大；F值越大，光圈越小。
接口，包含C、CS、F、V、T2、M42x1、M75x0.75等等。
景深，被攝物體聚焦清楚后，在物體前后一定距離內(nèi)，其影像仍然清晰的范圍。景深隨鏡頭光圈值、焦距、拍攝距離而變化。
變焦，通過光學(xué)系統(tǒng)中的兩組（或更多）透鏡相對(duì)移動(dòng)，改變整個(gè)系統(tǒng)的組合焦距，保證像面位置不動(dòng)，使圖像放大倍率且成像始終清晰。
與單組移動(dòng)式調(diào)焦不同，單組移動(dòng)式調(diào)焦意在改變成像面的位置。而變焦意在改變鏡頭焦距，要求穩(wěn)定像面不動(dòng)。
鏡頭種類
按光學(xué)放大倍率及焦距劃分，鏡頭的類型如下：
顯微鏡： 體視顯微鏡、生物顯微鏡、金相顯微鏡、測(cè)量顯微鏡；
常規(guī)鏡頭：魚眼鏡頭（6-16mm）、超廣角鏡頭（17-21mm）、廣角鏡頭（24-35mm）、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭（45-75mm）、長(zhǎng)焦鏡頭（150-300mm）、超長(zhǎng)焦鏡頭（300mm以上）；
特殊鏡頭：微距、遠(yuǎn)距、遠(yuǎn)心、紅外、紫外鏡頭等。
從6方面考慮，告別選擇困難癥
波長(zhǎng)&變焦：優(yōu)先確定鏡頭是否需要變焦。成像過程中需要改變放大倍率的應(yīng)用，采用變焦鏡頭，否則采用定焦鏡頭。確定鏡頭工作波長(zhǎng)，需要考慮3個(gè)問題，①是否采取濾光措施？②單色光還是多色光？③能否有效避開雜散光的影響？綜合考慮后得出鏡頭的工作波長(zhǎng)。
特殊需求優(yōu)先考慮：明確實(shí)際應(yīng)用特殊需求。例如是否具備測(cè)量功能、是否需要遠(yuǎn)心鏡頭、成像景深是否很大等等。景深往往不被重視，但它卻是任何成像系統(tǒng)必須要考慮因素。
工作距離&焦距：工作距離和焦距需要結(jié)合起來考慮。先明確系統(tǒng)分辨率，結(jié)合CCD像素尺寸得知放大倍率，再結(jié)合空間結(jié)構(gòu)約束測(cè)算物像距離，進(jìn)一步估算鏡頭的焦距。
像面大小&像質(zhì)：所選鏡頭像面大小要與相機(jī)感光面大小兼容，遵循“大兼容小”原則，相機(jī)感光面不能超出鏡頭標(biāo)示的像面尺寸，否則邊緣視場(chǎng)像質(zhì)差。像質(zhì)應(yīng)關(guān)注MTF和畸變兩項(xiàng)，在測(cè)量應(yīng)用中，尤其應(yīng)該重視畸變。
光圈&接口：鏡頭光圈主要影響像面的亮度。但最終的圖像亮度是由多種因素共同決定，包括增益、積分時(shí)間、光源等。為了獲得目標(biāo)圖像亮度有較多環(huán)節(jié)需要一同調(diào)整。鏡頭接口是指鏡頭與相機(jī)的連接口，它們兩者需要匹配，不能直接匹配要考慮使用轉(zhuǎn)接器。
成本：如果以上因素考慮完成后有多個(gè)鏡頭都能滿足要求，則考慮成本進(jìn)行擇優(yōu)選用。
