在機(jī)器視覺中，工業(yè)鏡頭作為機(jī)器視覺系統(tǒng)的核心部件，常常需要和工業(yè)相機(jī)搭配使用。工業(yè)鏡頭，屬于一種光學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)系統(tǒng)是指由透鏡、反射鏡、棱鏡和光闌等多種光學(xué)元件按一定次序組合成的系統(tǒng)。那么工業(yè)鏡頭都有哪些類型？

一、按照鏡頭接口分類

1、C-Mount和CS-Mount

C接口是目前機(jī)器視覺系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛的鏡頭接口之一，它的螺紋參數(shù)：直徑=1，螺距：32牙。具有重量輕，體積小，經(jīng)濟(jì)多樣等優(yōu)勢(shì)。

CS接口添加一個(gè)轉(zhuǎn)接環(huán)即可變換成C接口上，CS接口的法蘭距是12.5mm,C接口的法蘭距是17.5mm。它們之間相差5mm。

2、M12、M42、M58、M95口

M后面的數(shù)字代表接口直徑，M12直徑是12mm,M42直徑是42mm,M58直徑是58mm,M95直徑是95mm。

以上M口和C口/CS口都屬于螺紋口。

3、F口和EF口

F口和EF口屬于卡扣接口。F口是許多鏡頭品牌的接口標(biāo)準(zhǔn)，通常工業(yè)相機(jī)靶面大于1英寸時(shí)需用F口的鏡頭。

4、V口

V接口鏡頭是聞名的專業(yè)鏡頭品牌鏡頭所首要運(yùn)用的標(biāo)準(zhǔn)，一般也用以工業(yè)相機(jī)靶面較大或特別用途的鏡頭。

5、其他接口

T2接口、徠卡接口也是鏡頭中會(huì)用到的接口。

二、工業(yè)鏡頭按照焦距分

1、定焦鏡頭：焦距固定，一般光圈可調(diào)，帶聚焦微調(diào)，只有小工作距離，視野范圍隨著距離變化。

依據(jù)焦距的長(zhǎng)短，定焦距鏡頭又可分為魚眼鏡頭、短焦鏡頭、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、長(zhǎng)焦鏡頭四大類。需要注意的是焦距的長(zhǎng)短劃分并不是以焦距的絕對(duì)值為首要標(biāo)準(zhǔn)，而是以像角的大小為主要區(qū)分依據(jù)，所以當(dāng)靶面的大小不等時(shí)，其標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的焦距大小也不同。

2、變焦工業(yè)鏡頭：焦距可以連續(xù)變化，尺寸比定焦鏡頭大，適合物體變化，像素質(zhì)量不如定焦鏡頭。

變焦鏡頭上都有變焦環(huán)，調(diào)節(jié)該環(huán)可以使鏡頭的焦距值在預(yù)定范圍內(nèi)靈活改變。變焦距鏡頭最長(zhǎng)焦距值和最短焦距值的比值稱為該鏡頭的變焦倍率。變焦鏡頭有可分為手動(dòng)變焦和電動(dòng)變焦兩大類。

變焦鏡頭由于具有可連續(xù)改變焦距值的特點(diǎn)，在需要經(jīng)常改變攝影視場(chǎng)的情況下非常方便使用，所以在攝影領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。但由于變焦距鏡頭的透鏡片數(shù)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以最大相對(duì)孔徑不能做得太大，致使圖像亮度較低、圖像質(zhì)量變差，同時(shí)在設(shè)計(jì)中也很難針對(duì)各種焦距、各種調(diào)焦距離做像差校正，所以其成像質(zhì)量無法和同檔次的定焦距鏡頭相比。

三、特殊用途的鏡頭

· 顯微鏡頭（Micro），一般是指成像比例大于10:1的拍攝系統(tǒng)所用，但由于現(xiàn)在的攝像機(jī)的像元尺寸已經(jīng)做到3微米以內(nèi)，所以一般成像比例大于2:1時(shí)也會(huì)選用顯微鏡頭。

· 微距鏡頭（Macro），一般是指成像比例為2:1～1:4的范圍內(nèi)的特殊設(shè)計(jì)的鏡頭。在對(duì)圖像質(zhì)量要求不是很高的情況下，一般可采用在鏡頭和攝像機(jī)之間加近攝接圈的方式或在鏡頭前加近拍鏡的方式達(dá)到放大成像的效果。

· 遠(yuǎn)心鏡頭（Telecentric），主要是為糾正傳統(tǒng)鏡頭的視差而特殊設(shè)計(jì)的鏡頭，它可以在一定的物距范圍內(nèi)，使得到的圖像放大倍率不會(huì)隨物距的變化而變化，這對(duì)被測(cè)物不在同一物面上的情況是非常重要的應(yīng)用。

紫外鏡頭（Ultraviolet）和紅外鏡頭（Infrared），一般鏡頭是針對(duì)可見光范圍內(nèi)的使用設(shè)計(jì)的，由于同一光學(xué)系統(tǒng)對(duì)不同波長(zhǎng)的光線折射率的不同，導(dǎo)致同一點(diǎn)發(fā)出的不同波長(zhǎng)的光成像時(shí)不能會(huì)聚成一點(diǎn)，產(chǎn)生色差。常用鏡頭的消色差設(shè)計(jì)也是針對(duì)可見光范圍的，紫外鏡頭和紅外鏡頭即是專門針對(duì)紫外線和紅外線進(jìn)行設(shè)計(jì)的鏡頭。

遠(yuǎn)心鏡頭分為：

1）物方遠(yuǎn)心

在一定景深范圍內(nèi)，即使物距發(fā)生變化，物體成像的尺寸也不會(huì)發(fā)生變化。這種類型在工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用最多。

2）像方遠(yuǎn)心

即使感光芯片與鏡頭的距離發(fā)生變化，物體成像的尺寸也不會(huì)發(fā)生變化，但是物距會(huì)影響成像尺寸。這種類型在工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域幾乎不起作用，不多做贅述。

3）雙遠(yuǎn)心

物體和像方的遠(yuǎn)近都不會(huì)影響成像的尺寸，在機(jī)器視覺檢測(cè)領(lǐng)域經(jīng)常運(yùn)用，缺點(diǎn)是成本更高。

遠(yuǎn)心鏡頭的特性和應(yīng)用范圍

特性：

1）無視場(chǎng)角，消除透視，放大倍率恒定

2）低畸變

3）只有平行光可成像

應(yīng)用場(chǎng)景：

1）當(dāng)被檢測(cè)物體厚度較大，需要檢測(cè)不止一個(gè)平面時(shí)，典型應(yīng)用如食品盒，飲料瓶等。

2）當(dāng)被測(cè)物體的擺放位置不確定，可能跟鏡頭成一定角度時(shí)。

3）當(dāng)被測(cè)物體在被檢測(cè)過程中上下跳動(dòng)，如生產(chǎn)線上下震動(dòng)導(dǎo)致工作距離發(fā)生變化時(shí)。

4）當(dāng)被測(cè)物體帶孔徑、或是三維立體物體時(shí)。

5）當(dāng)需要低畸變率、圖像效果亮度幾乎完全一致時(shí)。

6）當(dāng)需要檢測(cè)的缺陷只在同一方向平行照明下才能檢測(cè)到時(shí)。

7）當(dāng)需要超過檢測(cè)精度時(shí)，如容許誤差為1um。

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