图像检测系统中工业相机搭配的镜头如何选型

在机器视觉系统中，它由进行图像处理的"控制器”和捕捉检测对象的“相机”构成。用人来做比较,这相当于“大脑"和“眼睛”。安装在工业相机上为拍摄元件收集光的“镜头”、将检测对象调节为合适亮度的“照明”也是图像处理系统上重要的配件。

下面我们来看看镜头的构成及选型方法

相机镜头由多个透镜、可变（亮度）光圈和对焦环组成。

常见的工业镜头

• CCTV镜头适合用于一般的应用
• 微距镜头适合用于视野范围在3mm以下的高倍率应用。
• 远心镜头适合用于精密尺寸的检测等。

远心镜头=主射线与光轴平行、被测物光线角度为0°的镜头。即使是出现工件的上下浮动或焦距偏移的情况下，工件尺寸的变动较小，几乎不会出现检测尺寸误差。适合用于高精度尺寸检测、定位应用。

在选择镜头时需要考虑多个方面，例如视场、焦距、焦点及失真。

（1）根据拍摄尺寸可安装距离确定焦距

（2）根据工件形状考虑所需景深

（3）根据检测精度选择高分辨率镜头或标准镜头

工业镜头选型步骤

首先，根据项目应用来选择镜头类型

1. 常规外观检测、定位、读码 → 定焦镜头（主流首选）

2. 精密尺寸测量、消除近大远小透视误差 → 远心镜头（物方 / 双远心）

3. 微小划痕、微孔、焊点显微检测 → 微距镜头

4. 多规格样品调试、视野经常改动 → 工业变焦镜头（量产慎用，易跑焦）

5. 卷材、薄膜连续扫描大幅面 → 线扫专用镜头

接下来确认以下数据信息

• 视场 FOV（拍摄工件长宽，建议预留 5%~10% 余量）
• 工作距离 WD：镜头前端到工件表面距离，确认现场安装空间限制、最小对焦距离 MOD
• 检测精度：需要分辨最小缺陷尺寸（一般建议最小特征占 3~5 个像素，保证稳定识别）
• 工件高度差：决定所需景深 DOF。
• 光照环境、曝光时长、是否高速抓拍。

结合工业相机的参数，确定焦距。选择镜头后进行样品测试。

焦距是透镜规格之一，一般适合工厂自动化的透镜的焦距为8mm/16mm/25mm/50mm，

通过目标物所需视场及透镜的焦距，可确定WD（工作距离）。

工作距离和视场大小由焦距和芯片大小来决定。在不使用近摄环的情况下，可套用以下比例表达式。

工作距离 : 视角=焦距 : 芯片大小

以大景深聚焦图像（在透镜可聚焦物体的范围内变动）

1.焦距越短，景深越大

2.镜头离物体的距离越远，景深越大

近摄环和微距镜使景深变小

3.光圈越小，景深越大

小光圈和良好的光线使聚焦更简单。