遠(yuǎn)心鏡頭vs普通鏡頭,機器視覺系統(tǒng)怎么選?

普通鏡頭的成像特點:
物體離鏡頭遠(yuǎn) → 看起來更小
物體離鏡頭近 → 看起來更大
這就是透視效應(yīng)。
舉個工業(yè)現(xiàn)場的例子:
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條件 |
數(shù)值 |
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實際零件直徑 |
10 mm |
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零件高度變化 |
5 mm |
如果用普通鏡頭:
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位置 |
測量結(jié)果 |
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上表面 |
10.02 mm |
|
下表面 |
9.92 mm |
誤差: 0.1 mm,對于很多檢測設(shè)備來說,這是 不可接受的誤差。
二、遠(yuǎn)心鏡頭的原理

遠(yuǎn)心鏡頭的核心特點是:進入鏡頭的光線是平行光。
也就是說:無論物體離鏡頭遠(yuǎn)近,放大倍率保持不變
因此:
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條件 |
成像大小 |
|
物體靠近 |
不變 |
|
物體遠(yuǎn)離 |
不變 |
測量尺寸保持一致。
三、普通鏡頭 vs 遠(yuǎn)心鏡頭
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特性 |
普通鏡頭 |
遠(yuǎn)心鏡頭 |
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透視誤差 |
有 |
無 |
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尺寸穩(wěn)定性 |
一般 |
非常穩(wěn)定 |
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景深 |
中等 |
很大 |
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價格 |
便宜 |
貴 |
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體積 |
小 |
大 |
典型價格對比:
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類型 |
價格 |
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普通16mm工業(yè)鏡頭 |
500–1000 RMB |
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遠(yuǎn)心鏡頭 |
3000–15000 RMB |
四、遠(yuǎn)心鏡頭為什么景深更穩(wěn)定
遠(yuǎn)心鏡頭有一個重要特性:放大倍率恒定
即使物體高度變化:
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高度變化 |
圖像尺寸 |
|
+5 mm |
不變 |
|
−5 mm |
不變 |
這在檢測以下產(chǎn)品時非常重要:
PCB元件高度不同
連接器針腳高度
五金件厚度變化
五、遠(yuǎn)心鏡頭適合的應(yīng)用
典型工業(yè)應(yīng)用:
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行業(yè) |
應(yīng)用 |
|
PCB |
焊盤尺寸測量 |
|
半導(dǎo)體 |
芯片尺寸 |
|
連接器 |
PIN針檢測 |
|
五金件 |
孔徑測量 |
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精密零件 |
外形尺寸 |
特別是:尺寸測量精度 < 0.01 mm
基本都會使用遠(yuǎn)心鏡頭。
六、遠(yuǎn)心鏡頭也有缺點
1.成本高
遠(yuǎn)心鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
2.體積很大
同樣焦距:
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鏡頭 |
長度 |
|
普通鏡頭 |
50 mm |
|
遠(yuǎn)心鏡頭 |
150–300 mm |
3.光照要求高
遠(yuǎn)心系統(tǒng)通常需要:平行光源/背光源
七、遠(yuǎn)心視覺系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)
工業(yè)設(shè)備中常見結(jié)構(gòu):
遠(yuǎn)心鏡頭
│
工業(yè)相機
│
背光源
│
被測物體
背光可以產(chǎn)生非常清晰的輪廓。
效果:邊緣檢測精度高
八、什么時候必須用遠(yuǎn)心鏡頭
工程上一般有個經(jīng)驗標(biāo)準(zhǔn):
如果檢測任務(wù)是:
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條件 |
是否需要遠(yuǎn)心 |
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外觀檢測 |
不需要 |
|
缺陷檢測 |
不需要 |
|
尺寸測量 |
建議 |
|
高精度計量 |
必須 |
如果尺寸精度要求:≤ 0.02 mm,基本都會使用遠(yuǎn)心鏡頭。
九、經(jīng)驗總結(jié)
視覺行業(yè)有一句話:普通鏡頭做檢測 ,遠(yuǎn)心鏡頭做測量
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