机器视觉系统中工业镜头和相机的计算选择方法.docx

一、机器视觉中工业镜头的计算方式

1、WD物距工作距离（WorkDistance，WD）。?

2、FOV视场视野（FieldofView，FOV）

3、DOV景深（DepthofField）。?

4、Ho:视野的高度

5、Hi:摄像机有效成像面的高度(Hi来代表传感器像面的大小)

6、PMAG:镜头的放大倍数?

7、f:镜头的焦距?

8、LE:镜头像平面的扩充距离

?

二、相机和镜头选择技巧

1、相机的主要参数:

感光面积SS（SensorSize）

2、镜头的主要参数:

焦距FL（FocalLength）

最小物距Dmin（minimumFocalDistance）

3、其他参数:

视野FOV（FieldofView）?

像素pixel?

FOVmin=SS（Dmin/FL）

如：SS=6.4mm，Dmin=8in，FL=12mmpixel=640*480

则：FOVmin=6.4（8/12）=4.23mm4.23/640=0.007mm

如果精度要求为0.01mm，1pixels=0.007mm0.01mm

结论：可以达到设想的精度

三、工业相机传感器尺寸大小：（单位：mm）

1/4″：(3.2mm×2.4mm)；

1/3″：(4.8mm×3.6mm)；

1/2″：(6.4mm×4.8mm)；

2/3″：(8.8mm×6.6mm)；

1″：(12.8mm×9.6mm)；

四、CCD相机元件的尺寸

型号

高度比

长度（mm）

宽度（mm）

对角线（mm）

1/6

4:3

1.73

2.3

2.878

1/4

4:3

2.4

3.2

4

1/3

4:3

3.6

4.8

6

1/2

4:3

4.8

6.4

8

1/1.8

4:3

5.3

7.2

8.9

2/3

4:3

6.6

8.8

11

1

4:3

9.6

12.8

16

4/3

4:3

13.5

18

22.5

五、线阵传感器尺寸（单位：mm）

61.4

57.4

3.5

28.6

20.48

10.24

六、公式：

分辨率（μm)=0.61（固定值）x0.55（设计波长）÷NA

有效FNo=放大倍率/2NA

景深(mm)=2(可接受的模糊圆直径x有效FNo÷放大倍率2)

光通量直径（φ）=2NAx物体的高度+视野尺寸（角度）

七、显示器倍率及综合倍率的求法：

显示器倍率=显示器英寸数x25.4（1英寸）÷CCD相机对角尺寸

综合倍率=显示器倍率x光学倍率

例：2x光学倍率镜头和1/2CCD相机的组合，在14显示器上的影像综合倍率

综合倍率=44.45x2=88.9

八、光学放大率

光学放大率

影像大小相对于物体的放大率?

β=y’/y?

=b/a

=NA/NA’

=CCD相机元素尺寸/视场实际尺寸

电子放大率

电子放大率是用相机拍照成像在CCD上的像呈现在显示器的放大倍数

显示器放大率

显示器放大率是被拍物体通过镜头成像显示在显示器上的放大倍数?

显示器放大率＝（光学放大率）×（电子放大率）?

例子:光学放大率＝0.2X,CCD大小1/2（对角线长8mm）,显示器14〃?

电子放大率＝14×25.4/8＝44.45（倍）?

显示器放大率＝0.2×44.45＝8.89（倍）（1寸＝25.4mm）

视场

视场是镜头与CCD相机连接时物体可被看见的范围大小?

视场的大小是:（CCD格式大小）/（光学放大率）?

例子:光学放大率＝0.2X，CCD1/2〃（4.8mm长，6.4mm宽）?

视场大小:长＝4.8/0.2＝24（mm）?

宽＝6.4/0.2＝32（mm）