机器视觉技术及应用课件 第3章 工业镜头的认知与选择.pptx

;机器视觉技术及应用;第3章工业镜头的认知与选择;;2.光的反射定律

当一条光线投射到两种均匀介质的平面分界面上时，一般分成两条光线一条由界面返回到原介质中，另一条由界面折入另一介质中。

投射光线称为入射线；返回到原介质中的光线称为反射线；入射光线与法线所构成的平面称为入射面；法线与反射光线所构成的平面称为反射面。反射光线、入射光线、总是和法线处在同一平面上：入射光线反射光线分居于法线的两侧。反射角等于入射角。;3.光的折射定律

当光线投射在两种均匀介质的分界面上时，必有一部分光线透过界面折入另一介质中，这部分光线就称做拆射光线。

折射定律特点：

（1）入射光线与折射光线、法线同处在一个平面上；

（2）入射光线和折射光线位于法线两侧；?

（3）入射角的正弦值与折射角的正弦值的比，同第一介质折射率与第二介质折射率的比成反比。;4.光的色散

在光学中，将复色光分解成单色光的过程，叫光的色散。?

由两种或两种以上的单色光组成的光（由两种或两种以上的频率组成的光），称为复色光。不能再分解的光（只有一种频率），称为单色光。

复色光分解为单色光而形成光谱的现象叫做光的色散。（白光散开后单色光从上到下依次为“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。）

;5.光路的可逆性

当光线逆着原来的反射光线（或折射光线）的方向射到媒质界面时，必会逆着原来的入射方向反射（或折射）出去，这种性质叫光路可逆性或光路可逆原理。

;;;凸透镜成像规律;;2.镜头的成像原理

（1）平行于主光轴的光线经过透镜后都会在像方焦点聚集。

（2）经过物方焦点的光线通过透镜后都会平行于主光轴。

（3）经过透镜中心点的光线通过透镜后方向不会改变。

（4）F＜物距＜2f时，成倒立放大实像。

（5）2f＜物距＜∞时，成倒立缩小实像。;;2.焦距

焦距是光学系统中衡量光的聚集或发散程度的参数，是从透镜中心到光聚集焦点的距离，也是相机中从镜片中心到底片或CD等成像平面的距离。简单地说，焦距是焦点与面镜顶点之间的距离。

a=arctanSR/2WD

f=d/2tan(a/2)

式中，SR为景物范围；WD为工作距离；d为CCD尺寸。这里应注意，SR和d要保持一致性，即同为高或同为宽。实际选用时还应留有余量，即应选择比计算值略小的焦距。;3.镜头放大倍率

镜头放大倍率光学透镜性能参数，是指物体通过透镜在焦平面上的成像大小与物体实际大小的比值。

在相机镜头中，一般会标称“最大放大倍率”，指该镜头在

（1）最大焦距（定焦头焦距恒定）;

（2）清晰成像的最近拍摄距离;

两个条件下的放大倍率值。这时的放大倍率值是这个镜头放大倍率的最大值。

;4.工作距离

工作距离(WD)是指镜头最下端机械面到物体的距离。

u工作距离，v像距，f焦距

WD工作距离H靶面尺寸h视野大小;5.接圈

当物距＜镜头的工作距离时,需要在镜头和相机之间增加接圈，用来增大像距。

6.光学尺寸

镜头光学尺寸是指镜头最大能兼容的CCD芯片尺寸。相机之所以能成像，是因为镜头把物体反射的光线打到了CCD芯片上面。因此，镜头的镜片直径(设计相面尺寸)应大于或等于CCD芯片尺寸。

;7.光圈

光圈是控制镜头通光量的光学装置。

光圈系数：用于表示镜头通光能力的强弱，用F表示，以镜头焦距f和通光孔径D的比值来衡量，即F=f/D。

光通量与F值的平方成反比关系，F值越小，光通量越大。

;8.景深

在摄影机镜头或其他成像器前沿，能够取得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围。在聚焦完成后，焦点前后范围内所呈现的是清晰的图像，这一前后距离范围便是景深。

;9.畸变

由于成像过程中局部放大倍数不一致而造成的物像不相似的现象称畸变。

（1）桶形畸变桶形失真是由镜头中透镜物理性能以及镜片组结构引起的成像画面呈桶形膨胀状的失真现象。

（2）枕形畸变枕形失真是由镜头引起的画面向中间“收缩”的现象。

;10.光学接口

镜头接口即为链接镜头和相机的接口，主要三种标准接口：C型，CS型，F型。其中C/CS是专门用于工业领域的国际标准接口。镜头选择何种接口，应以相机的物理接口为准。

;;第3章工业镜头的认知与选择

;;;第3章工业镜头的认知与选择

;（3）双侧远心镜头

①两侧远心光路设计原理及作用

综合了物方/像方远心的双重作用。主要用于视觉测量检测领域。

;3.远心镜头的参数