機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)中工業(yè)相機(jī)的約束距離介紹

作為機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，承當(dāng)將光信號轉(zhuǎn)變成電信號功用的工業(yè)相機(jī)不只直接決定著所收集到的圖像分辨率、圖像質(zhì)量等，同時(shí)也與整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行方式直接相關(guān)。  自動(dòng)化機(jī)器裝配線和視覺系統(tǒng)所需的空間差異是十分大的，距離可以從幾米到幾百米。作業(yè)距離指的是當(dāng)圖像在焦距設(shè)計(jì)內(nèi)的時(shí)分，照相機(jī)鏡頭前端和物體之間的距離。它約束了視覺系統(tǒng)以及和視覺系統(tǒng)同時(shí)作業(yè)的設(shè)備所需要的空間。有一些運(yùn)用，比如通過真空爐端口調(diào)查，作業(yè)距離十分活絡(luò)，近焦鏡頭和長作業(yè)距離視頻顯微鏡頭都可以運(yùn)用。其他的運(yùn)用，比如強(qiáng)電微觀檢測，作業(yè)距離就只有幾個(gè)英寸。  在極限設(shè)計(jì)內(nèi)，通過鏡頭從頭對焦，可以改動(dòng)作業(yè)距離。無限共軛鏡頭的對焦距離可以從作業(yè)距離一直到無限遠(yuǎn)，有限共軛鏡頭則有一個(gè)特定作業(yè)距離設(shè)計(jì)。  存放和加載約束，包括用于艱苦環(huán)境的保護(hù)外殼，有必要具有滿意的柔性，可以根據(jù)作業(yè)距離進(jìn)行調(diào)整。比如在許多裝置場合，感興趣的產(chǎn)品區(qū)域和產(chǎn)品線可能在檢測過程中發(fā)生改動(dòng)，這就要求視覺檢測系統(tǒng)和視覺元件可以根據(jù)若干種傳感條件進(jìn)行調(diào)整。許多照相機(jī)鏡頭需要平穩(wěn)加載，但是當(dāng)物體空間（物體和鏡頭之間的距離）遭到約束，改動(dòng)像空間（imagespace，鏡頭與圖像之間的距離），就可以改動(dòng)作業(yè)距離。

像空間可以運(yùn)用兩種辦法進(jìn)行改動(dòng)：通過縮放功用或許隔絕。縮放鏡頭可以調(diào)整照相機(jī)系統(tǒng)的視場，而不需要改動(dòng)作業(yè)距離。一些縮放系統(tǒng)的元件可以定制組成特別類型的系統(tǒng)。度量衡和顯微運(yùn)用需要以微米為單位進(jìn)行擴(kuò)展，這些鏡頭系統(tǒng)可以同顯微鏡下的物體對應(yīng)。縮放鏡頭保持著高解析度，但是本錢高昂。其他一種方案，鏡頭隔絕器十分經(jīng)濟(jì)，并且可以縮短作業(yè)距離、減小鏡頭的可視設(shè)計(jì)。但是不幸的是，這會帶來曲解同時(shí)下降解析度。因而，除非空間調(diào)整是在5mm之內(nèi)或許鏡頭的設(shè)計(jì)就帶有隔絕器，否則隔絕器不是一個(gè)引薦的方案。  存放和加載約束，包括用于艱苦環(huán)境的保護(hù)外殼，有必要具有滿意的柔性，可以根據(jù)作業(yè)距離進(jìn)行調(diào)整。比如在許多裝置場合，感興趣的產(chǎn)品區(qū)域和產(chǎn)品線可能在檢測過程中發(fā)生改動(dòng)，這就要求視覺系統(tǒng)和視覺元件可以根據(jù)若干種傳感條件進(jìn)行調(diào)整。許多照相機(jī)鏡頭需要平穩(wěn)加載，但是當(dāng)物體空間（物體和鏡頭之間的距離）遭到約束，改動(dòng)像空間（imagespace，鏡頭與圖像之間的距離），就可以改動(dòng)作業(yè)距離。  這樣解析度和對比度都會遭到不好的影響。出于這個(gè)原因，DOF同指定的解析度和對比度相配合。當(dāng)景深必定的情況下，DOF可以通過縮小鏡頭孔徑（也便是增加F/#值）來變大，同時(shí)也需要光線增強(qiáng)。

鏡頭的DOF設(shè)計(jì)取決于有效焦距、可接受的迷糊直徑。有一些鏡頭被設(shè)計(jì)成超焦或答應(yīng)超焦的，這就意味著焦內(nèi)的遠(yuǎn)點(diǎn)可以拓寬到無限遠(yuǎn)。這種技術(shù)一般運(yùn)用在定焦鏡頭上，景深效果很深，但是卻可以通過虹膜的協(xié)助進(jìn)行調(diào)整。  不要把遠(yuǎn)心鏡頭和大景深鏡頭弄混了。遠(yuǎn)心鏡頭可以使機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)操控?cái)U(kuò)展率、消除潛在差錯(cuò)，所以同尺寸的物體在照片上高度都是一致的，無論它距離照相機(jī)有多遠(yuǎn)。這種鏡頭一個(gè)實(shí)踐運(yùn)用的比如是剖析計(jì)算機(jī)電路板。遠(yuǎn)心鏡頭一般有一個(gè)作業(yè)距離設(shè)計(jì)，在每一個(gè)作業(yè)距離點(diǎn)構(gòu)成有限的景深。集成商在為一個(gè)項(xiàng)目選擇遠(yuǎn)心鏡頭的時(shí)分，既需要考慮作業(yè)距離設(shè)計(jì)，還需要考慮景深效果。  在許多情況下，比如說管道檢測，可以運(yùn)用變焦鏡頭取得較大的景深。變焦鏡頭和縮放鏡頭很相似，運(yùn)用在需要常常變換焦距的場合。這些鏡頭常常是馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的，可以確保在對焦平面上滑潤移動(dòng)。運(yùn)用這樣的鏡頭，整個(gè)管道、每一個(gè)環(huán)節(jié)都可以掃描到，通過調(diào)整焦距來發(fā)現(xiàn)每個(gè)缺陷。但是，同縮放鏡頭不通，變焦鏡頭的作業(yè)距離也可以改動(dòng)，可以根據(jù)需要進(jìn)行從頭定位。