机器视觉硬件基础培训内部培训资料

相机机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第1页。工业相机一般安装在机器流水线上代替人眼来做测量和判断，通过数字图像摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。工业相机具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等，市面上工业相机大多是基于CCD（ChargeCoupledDevice）或CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor）芯片的相机。CCD是目前机器视觉最为常用的图像传感器。它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体，是典型的固体成像器件。CCD的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其它器件是以电流或者电压为信号。这类成像器件通过光电转换形成电荷包，而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。典型的CCD相机由光学镜头、时序及同步信号发生器、垂直驱动器、模拟/数字信号处理电路组成。CCD作为一种功能器件，与真空管相比，具有无灼伤、无滞后、低电压工作、低功耗等优点。CMOS图像传感器的开发最早出现在20世纪70年代初，90年代初期，随着超大规模集成电路(VLSI)制造工艺技术的发展，CMOS图像传感器得到迅速发展。CMOS图像传感器将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上，还具有局部像素的编程随机访问的优点。CMOS图像传感器以其良好的集成性、低功耗、高速传输和宽动态范围等特点在高分辨率和高速场合得到了广泛的应用。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第2页。分类按照芯片类型可以分为CCD相机、CMOS相机；按照传感器的结构特性可以分为线阵相机、面阵相机；按照扫描方式可以分为隔行扫描相机、逐行扫描相机；按照分辨率大小可以分为普通分辨率相机、高分辨率相机；按照输出信号方式可以分为模拟相机、数字相机；按照输出色彩可以分为单色（黑白）相机、彩色相机；按照输出信号速度可以分为普通速度相机、高速相机；按照响应频率范围可以分为可见光（普通）相机、红外相机、紫外相机等。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第3页。主要参数——分辨率分辨率（Resolution）：相机每次采集图像的像素点数（Pixels），对于数字相机机一般是直接与光电传感器的像元数对应的，对于模拟相机机则是取决于视频制式，PAL制为768*576，NTSC制为640*480。常用的几种分辨率的相机为，30万，130万，200万，500万，800wan，1200万。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第4页。主要参数—像素深度像素深度（PixelDepth）：即每像素数据的位数，一般常用的是8Bit，对于数字相机一般还会有10Bit、12Bit等。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第5页。主要参数—曝光方式

曝光方式（Exposure）和快门速度（Shutter）：对于线阵相机机都是逐行曝光的方式，可以选择固定行频和外触发同步的采集方式，曝光时间可以与行周期一致，也可以设定一个固定的时间；面阵相机机有帧曝光、场曝光和滚动行曝光等几种常见方式，数字相机一般都提供外触发采图的功能。快门速度一般可到10微秒，高速相机机还可以更快。。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第6页。主要参数—最大帧率

最大帧率（FrameRate）/行频（LineRate）：相机机采集传输图像的速率，对于面阵相机机一般为每秒采集的帧数（Frames/Sec.），对于线阵相机为每秒采集的行数（Lines/Sec.）。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第7页。主要参数--像元尺寸像元尺寸（PixelSize）：传感器尺寸通常以有效面积(宽度×高度）或对角线尺寸（英寸）表示；分辨率通常以水平方向和垂直方向的像素数或套用计算机显示使用的方法表示。对角线在实际应用中，摄像机、检测系统的分辨率与传感器的分辨率不同。摄像机的分辨率除传感器的分辨率因素外，还取决于镜头、传感器的像素尺寸和模拟电路。分辨率通常以每毫米多少线对表示（lp/mm）。如果传感器像素尺寸为ρ，理论上最大空间分辨率为1/（2ρ）lp/mm。而检测系统的分辨率还与光源及其它一些因素有关。

在使用中，要注意传感器尺寸和镜头尺寸相配合。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第8页。主要参数—光谱响应特性

光谱响应特性（SpectralRange）：是指该像元传感器对不同光波的敏感特性，一般响应范围是350nm－1000nm，一些相机机在靶面前加了一个滤镜，滤除红外光线，如果系统需要对红外感光时可去掉该滤镜。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第9页。主要参数—接口类型

接口类型：

有CameraLink接口，

以太网接口，USB接口输出机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第10页。相机CCD与CMOS的差异

CCD和CMOS是现在普遍采用的两种图像工艺技术，它们之间的主要差异在于传送方式的不同，用过相机的人肯定对这两个名词不会陌生，可是对它们之间的性能区别，却并不是很了解。这里将做简单的比较说明。

1、噪声差异：

由于CMOS的每个感光二极管都需要搭配一个放大器，若以百万像素计算的话，那就需要上百万个的放大器，然而放大器属于模拟电路，很难让所得的每个结果都保持一致。而CCD只需要一个放大器放在芯片边缘，与CMOS相比，它的噪声相对减少很多，大大提高了图像品质。

2、耗电量差异：

CMOS采用主动式图像采集方式，感光二极管所产生的电荷会直接由旁边的电晶体放大输出；而CCD为被动式采集方式，必须外加12~18V的电压以使每个像素中的电荷移送到传输通道。因此CCD就必须设计更精密的电源线路和耐压强度，这样使得CCD的耗电量远远高出CMOS，根据计算CMOS的耗电量仅是CCD的1/8~1/10。

3、分辨率差异：

由于CMOS的每个像素都比CCD复杂，且其像素尺寸很难达到CCD的水平，因此，当我们比较相同尺寸的CCD与CMOS时，CCD的分辨率通常会优于CMOS传感器的水平。例如，维视数字图像技术有限公司生产的4.40μm*4.40μm像元大小的CCD相机分辨率为1628*1236，而5.2μm*5.2μm像元大小的CMOS相机分辨率为1280*1024，对比结果明显得出：同尺寸大小，CCD的分辨率要高于CMOS，也就是说成像质量要优于CMOS。

4、灵敏度差异：

因为CMOS信号是以点为单位的电荷信号，而CCD是以行为单位的电流信号，读取信号时CMOS是点直接读取信号，CCD则是行间接读取信号，因此在像素尺寸相同的情况下，CMOS的灵敏度要低于CCD。

5、成本差异：

由于CMOS与现有的大规模集成电路生产工艺相同，可以一次全部整合周边设施到传感器芯片中，大大节省了外围芯片的成本；而CCD采用电荷传递的方式输出数据，只要其中有一个像素传送出现故障，就会导致一整排的数据无法正常传送，因此控制CCD的成品率比CMOS困难许多，因此，CCD的制造成本就相对高于CMOS传感器。

机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第11页。如何选择首先要弄明白的是自己的检测任务，是静态拍照还是动态拍照、拍照的频率是多少、是做缺陷检测还是尺寸测量或者是定位、产品的大小（视野）是多少、需要达到多少精度、所用软件的性能、现场环境情况如何、有没有其它的特殊要求等。

如果是动态拍照，运动速度是多少，根据运动速度选择最小曝光时间以及是否需要逐行扫描的相机；而相机的帧率（最高拍照频率）跟像素有关，通常分辨率越高帧率越低，不同品牌的工业相机的帧率略有不同；

根据检测任务的不同、产品的大小、需要达到的分辨率以及所用软件的性能可以计算出所需工业相机的分辨率；现场环境最要考虑的是温度、湿度、干扰情况以及光照条件来选择不同的工业相机。举例说明：如我们的检测任务是尺寸测量，产品大小是18mm*10mm，精度要求是0.01mm，流水线作业，检测速度是10件/秒，现场环境是普通工业环境，不考虑干扰问题。首先我们知道是流水线作业，速度比较快，因此选用逐行扫描相机；视野大小我们可以设定为20mm*12mm（考虑每次机械定位的误差，将视野比物体适当放大），假如我们能够取到很好的图像（比如可以打背光），而且我们软件的测量精度可以考虑1/2亚像素精度，那么我们需要的相机分辨率就是20/0.01/2=1000pixcel（像素），另一方向是12/0.01/2=600pixcel，也就是说我们相机的分辨率至少需要1000*600pixcel，帧率在10帧/秒，因此选择1024*768像素（软件性能和机械精度不能精确的情况下也可以考虑1280*1024pixcel），帧率在10帧/秒以上的即可。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第12页。镜头机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第13页。★镜头一、分类

焦距：短焦镜头、中焦镜头，长焦镜头

视场：广角、标准、远摄镜头

结构：固定光圈定焦镜头，手动光圈定焦镜头，自动光圈定焦镜头，手动变焦镜头、自动变焦镜头，自动光圈电动变焦镜头，电动三可变（光圈、焦距、聚焦均可变）镜头。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第14页。★镜头

标准镜头：视角约50度

广角镜头：视角90度以上，适用於拍摄距离近且范围大的景物，又能刻意夸大前景表现强烈远近感

特广角镜头：100－120度

长焦距镜头：适于拍摄距离远的景物，景深小容易使背景模糊主体突出，但笨重且对动态主体对焦不易

反射式望远镜头：另一种超望远镜头的设计，利用反射镜面来构成影像，仅能以快门来调整曝光。

微距镜头（marcolens）：除作极近距离的微距摄影外也可远摄一、分类机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第15页。★镜头二、镜头简介Petzval物镜由彼此分开的两个正光焦度透镜组所组成的。它的特点是孔径大而视场小。

三片型物镜典型三片型物镜是柯克三片型物镜，它由三个单透镜“正、负、正”组成，它的视场比Petzval型物镜的大，而相对孔径却要小些。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第16页。★镜头二、镜头简介双高斯型物镜大孔径摄像物镜（系指F数<2），经常采用双高斯型物镜及其改进物镜。这是一种用厚透镜来校正像面弯曲的系统。

广角镜头广角物镜的视场超过60°，而视场超过100°的物镜则称为超广角物镜。广角物镜大都采用对称结构，光栏位于镜组中央，镜片相对光阑对称可以消除畸变，这对于扩大物镜视场是十分有利的。最早出现的对称物镜是Hypogon物镜，它仅由两片对称的正透镜组成，相对孔径很小。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第17页。★镜头二、镜头简介

Topogon物镜在Hypogon物镜的里面加入一组对称于光阑的负透镜就得到Topogon物镜，它的相对孔径为1：6.3，视场角为100°，畸变为0.3％。Pyccap镜头一种对称型广角和超广角物镜，它的半部可以看作是Hill全天物镜。而Hill物镜则可看作是鱼眼物镜的雏型。Pyccap物镜是把Hill物镜对称于光阑重叠起来，是用于航空摄像测量最优良的物镜。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第18页。★镜头二、镜头简介

同心物镜同心物镜指所有球面具有同一个曲率中心的物镜。这种物镜成像在凹球面上。它的特点是广角（2≈130°）和很大的相对孔径（～1：2）。很多广角和超广角物镜，乃至鱼眼物镜，都是对前组进行复杂而获得的。有的鱼眼物镜的视场角更大，甚至高达270°。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第19页。★镜头二、镜头简介

折反射型物镜当焦距很长时，折反射型物镜与折射式物镜相比，像差容易校正，尤其是二级光谱可以消除。而且因光路折叠，可以得到特别紧凑的结构。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第20页。★镜头二、镜头简介

缩微物镜微缩物镜属于具有平像场显微物镜像质的物镜，即要求全视场内的波像差应小于λ/4、出射光瞳为远心、轴外无渐晕、基本无畸变的物镜。实用的缩微物镜，基本上属于双高斯型的改进型。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第21页。★镜头二、镜头简介

近摄物镜简单的近摄物镜是在照相镜头和CCD相机之间加入一个接圈，由此CCD的敏感面可以位于照相镜头的像方焦面的外面一段距离，从而可以摄取到较近距离目标的像，但它受到图像清晰度的限制。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第22页。★镜头二、镜头简介

近摄物镜在摄像物镜前端拧上一个近摄透镜，可以摄取到更近距离目标的像。采用近摄镜后，目标像的畸变增大了，为此，近摄透镜的屈光率不能太大，使原工作距离的缩短量一般不超过20％。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第23页。★镜头二、镜头简介

远摄物镜与近摄物镜相反，为了对远距离目标摄取到清晰图像，要采用远摄物镜。这种物镜是一长焦距物镜。远摄物镜可以是折射系统、反射系统或折反射系统。反射式远摄物镜常采用卡塞格林式远摄物镜。折反式远摄物镜由于采用前部校正透镜，其成像质量更加良好。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第24页。★镜头二、镜头简介

远心物镜在测量系统中，物距常发生变化，从而使像高发生变化，所以测得的物体尺寸也发生变化，即产生了测量误差；即使物距是固定的，也会因为CCD敏感表面不易精确调整在像平面上，同样亲会产生测量误差。采用远心物镜中的像方远心物镜可以消除物距变化带来的测量误差，而物方远心物镜则可以消除CCD位置不准带来的测量误差。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第25页。★镜头二、镜头简介

物方远心物镜物方远心物镜是将孔径光阑放置在光学系统的像方焦平面上。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第26页。★镜头二、镜头简介

像方远心物镜像方远心光路是将孔径光阑放置在光学系统的物方焦平面上，而像方的主光线平行于光轴。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第27页。★镜头二、镜头简介

远距物镜远距物镜是一种焦距很长而镜筒较短的物镜，从物镜前表面到像平面的距离小于焦距，这对于长焦距物镜来说，有利于缩短物镜的轴向尺寸。按照上述原理构成的远距物镜，结构型式是各种各样的，尤其是前组，由于负担较大的光焦度，结构一般要比后组复杂。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第28页。★镜头二、镜头简介

反远距物镜反远距物镜是一种焦距较短而后截距很长的物镜，这样，在物镜和CCD之间可以加入分光镜，以实现取景等作用。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第29页。★镜头二、镜头简介

畸变物镜畸变物镜能够在它的像中预先引入规定的畸变。当物镜存在很大的负畸变时，实际上能够拍摄角视场超过180°的物空间。这种物镜用于宇航研究、气像测量中。畸变物镜可以按照反远距物镜的光路图作出。第一组由一或二个透镜组成，并造成很大的畸变。第二透镜组用于校正像差，以便获得清晰的像。为了研制超广角物镜，像场角余弦四次方的影响是最大的障碍。但是由于负的畸变，在像场边缘上光束深缩，因而在像场边缘上实际光学密度并不比视场中心低。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第30页。三、接口★镜头物镜的接口尺寸是有国际标准的，共有三种接口型式，即F型、C型、CS型。F型接口是通用型接口，一般适用于焦距大于25mm的镜头；而当物镜的焦距约小于25mm时，因物镜的尺寸不大，便采用C型或CS型接口。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第31页。三、接口★镜头

C口：直径小

C头镜头+接圈—>CS相机

F口：直径大，通光量大 线阵2K以上的相机采用F口

CS口：直径小，焦距比C口的小C与CS口的区别仅仅在于镜头定位面到图像传感器光敏面距离不同。C是17.5mm,CS是12.5mm机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第32页。四、镜头参数★镜头焦距：f 光圈通光量：F靶面

最小拍摄距离分辨率视角：ω焦距f≈像距v焦距f≈h*u/H其中：h—sensor宽度

H—实物高度

u—物距F=f/D2其中：f—焦距 D—最大光圈直径Sensor对角线长度tg(ω/2)≈H/2u其中：H—实物高度

u—物距每毫米线对，即每毫米能够分辨出的线对(一黑一白)的条数机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第33页。F型接口类型摄像物镜焦距表(mm)C,CS型接口类型摄像物镜焦距表(mm)类型鱼眼型超广角型广角型标准型焦距7.5，1517，2024，28，3550类型1/3″1/3″，1/2″2/3″，1″焦距2.8-3.53.5-68-75四、镜头参数★镜头机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第34页。类型弱光物镜普通物镜强光物镜超强光物镜F>6.35.6-3.53.5-1.4<1.4类型小视场中视场广角超广角2ω<3030-6060-100>100类型2/3″，1″1/3″，1/2″1/3″，1/2″2ω17，3.762，4386，67四、镜头参数摄像物镜光圈表F接口类型摄像物镜视场表(度)C，CS接口类型摄像物镜视场表(度)★镜头机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第35页。f(mm)F2ω(°)Petzval1-4.51-5.60.8-240-5040标准物镜501.446广角物镜Topgon型Pyccap型同心物镜鱼眼型17，2017，2017，207.5，155.6-6.55.6-82，2.890-100120130180-270折反射型微缩物镜远摄物镜远距物镜反远距物镜畸变物镜28-500.7542.8-42.5-422<3.5151260-90>18046-75四、镜头参数F型接口类型摄像物镜的主要参数★镜头机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第36页。37工业镜头的接口

物镜的接口尺寸是有国际标准的，共有三种接口型式，即F型、C型、CS型。F型接口是通用型接口，一般适用于焦距大于25mm的镜头；而当物镜的焦距约小于25mm时，因物镜的尺寸不大，便采用C型或CS型接口。

C与CS接口的区别在于镜头与摄像机接触面至镜头焦平面（摄像机CCD光电感应器应处的位置）的距离不同，C型接口此距离为17.5mm.,CS型接口此距离为12.5mm.。

C型镜头与C型摄像机，CS型镜头与CS型摄像机可以配合使用。C型镜头与CS型摄像机之间增加一个5mm的C/CS转接环可以配合使用。CS型镜头与C型摄像机无法配合使用。C接口和CS接口的区别机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第37页。38工业镜头的选择要点1、视野范围、光学放大倍数及期望的工作距离：在选择镜头时，我们会选择比被测物体视野稍大一点的镜头，以有利于运动控制。2、景深要求：对于对景深有要求的项目，尽可能使用小的光圈；在选择放大倍率的镜头时，在项目许可下尽可能选用低倍率镜头。如果项目要求比较苛刻时，倾向选择高景深的尖端镜头。3、芯片大小和相机接口：例如2/3”镜头支持最大的工业相机耙面为2/3”,它是不能支持1英寸以上的工业相机。4、注意与光源的配合，选配合适的镜头。5、可安装空间：在方案可选择情况下，让客户更改设备尺寸是不现实的。确定客户需求：机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第38页。39常用的工业镜头品牌品牌产地镜头类型施耐德Schneider德国定焦、远心卡尔蔡司Zeiss德国定焦、远心μTron日本定焦、定倍、远心、连续变倍Moritex日本定焦、定倍、远心、连续变倍SPACECOM日本百万像素定焦COMPUTAR日本百万像素定焦宾得PENTAX日本百万像素定焦腾龙TAMRON日本百万像素定焦精工日本百万像素定焦VS日本定焦、定倍、远心、连续变倍KOWA日本百万像素定焦机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第39页。40视场(Fieldofview,即FOV，也叫视野范围)：指观测物体的可视范围，也就是充满相机采集芯片的物体部分。（视场范围是选型中必须要了解的）工作距离(WorkingDistance,即WD):指从镜头前部到受检验物体的距离。即清晰成像的表面距离（选型必须要了解的问题，工作距离是否可调？包括是否有安装空间等）分辨率：图像系统可以测到的受检验物体上的最小可分辨特征尺寸。在多数情况下，视野越小，分辨率越好。景深(Depthofview，即DOF)：物体离最佳焦点较近或较远时，镜头保持所需分辨率的能力

（需要了解客户对景深是否有特殊要求？）工业镜头的基本参数机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第40页。41工业镜头的其他参数

感光芯片尺寸：

相机感光芯片的有效区域尺寸，一般指水平尺寸。这个参数对于决定合适的镜头缩放比例以获取想要的视场非常重要。镜头主要缩放比例(PMAG)由感光芯片的尺寸和视场的比率来定义。虽然基本参数包括感光芯片的尺寸和视场，但PMAG却不属于基本参数。焦距（f)

是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式，指从透镜的光心到光聚集之焦点的距离。亦是照相机中，从镜片中心到底片或CCD等成像平面的距离。（需要记住的公式）

f={工作距离/视野范围长边（或短边）}XCCD长边（或短）焦距大小的影响情况：焦距越小，景深越大；焦距越小，畸变越大；焦距越小，渐晕现象越严重，使像差边缘的照度降低；

解析度

表示一组物镜所能见到了2点的最小间隔解像力

１mm中间可以看到黑白线的条数。单位（lp）/mm.0.61x使用波长(λ)/NA=解析度(μ)

以上的计算方法理论上可以计算出解析度，但不包括失真。

※使用波长为550nmMTF（ModulationTransferFunction）

成像时再现物体表面的浓淡变化而使用的空间周波数和对比度。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第41页。42

失真（distortion）：（衡量镜头性能的指标之一）又称畸变，指被摄物平面内的主轴外直线，经光学系统成像后变为曲线，则此光学系统的成像误差称为畸变。畸变像差只影响影像的几何形状，而不影响影像的清晰度。光圈与F值

光圈是一个用来控制镜头通光量装置，它通常是在镜头内。表达光圈大小我们是用F值，如f1。4，f2，f2。8etc机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第42页。43工业镜头各参数间相互影响关系光圈大小的影响情况：

光圈越大，图像亮度越高；景深越小；分辨率越高；像场中央与边缘：一般像场中心较边缘分辨率高；像场中心较边缘光场照度高光波长度的影响：

在相同的工业相机及镜头参数条件下，照明光源的光波波长越短，得到的图像的分辨力越高。所以在需要精密尺寸及位置测量的视觉系统中，尽量采用短波长的单色光作为照明光源，对提高系统精度有很大的作用。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第43页。44用于计算主要缩放比例的公式如下：PMAG

=

感光芯片尺寸(mm)/视场(mm)图2:

主要缩放比例、感光芯片尺寸和视场的关系示意图光学放大倍数机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第44页。45机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第45页。46显示放大倍数显示放大倍率在显微中应用非常广泛，被测物体的显示放大倍率取决于三个因素：镜头光学倍率、工业相机感光芯片的尺寸（靶面大小）、显示器尺寸。显示放大倍率=镜头光学倍率×显示器尺寸×25.4/耙面对角线尺寸机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第46页。47工业镜头的主要类别：常用摄像物镜主要参数有焦距f光圈数F和视场2ω.经验公式：1/F*tanω√f=CF型接口类型摄像物镜焦距表（mm）C,CS型接口类型摄像物镜焦距表(mm)类型鱼眼型超广角型广角型标准型焦距7.5,1517,2024,28,3550类型1/3″1/3″,1/2″2/3″,1″焦距2.8-3.53.5-68-75常用摄像物镜参数机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第47页。48接圈简单的近摄物镜是在照相镜头和CCD相机之间加入一个接圈，见图1.1－18，由此，CCD的敏感面可以位于照相镜头的像方焦面的外面一段距离，从而可以摄取到较近距离目标的像，但它受到图像清晰度的限制。工业镜头的主要类别：近摄物镜近摄物镜机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第48页。49近摄透镜在摄像物镜前端拧上一个近摄透镜，可以摄取到更近距离目标的像。采用近摄镜后，目标像的畸变增大了，为此，近摄透镜的屈光率不能太大，使原工作距离的缩短量一般不超过20％。工业镜头的主要类别：近摄物镜近摄物镜机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第49页。50与近摄物镜相反，为了对远距离目标摄取到清晰图像，要采用远摄物镜。这种物镜是一长焦距物镜。远摄物镜可以是折射系统、反射系统或折反射系统。反射式远摄物镜常采用卡塞格林式远摄物镜.折反式远摄物镜由于采用前部校正透镜，其成像质量更加良好.工业镜头的主要类别：远摄物镜远摄物镜机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第50页。51远心镜头特性

物方远心镜头可以消除透视畸变，像方远心镜头可以获得更好的像面照度的均匀性。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第51页。52物方远心物镜采用平行光路设计，物方远心物镜是将孔径光阑放置在光学系统的像方焦平面上。工业镜头的主要类别：远心镜头远心镜头机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第52页。53像方远心光路像方远心光路是将孔径光阑放置在光学系统的物方焦平面上，而像方的主光线平行于光轴。工业镜头的主要类别：远心物镜远心物镜机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第53页。54在测量系统中，物距常发生变化，从而使像高发生变化，所以测得的物体尺寸也发生变化，即产生了测量误差；即使物距是固定的，也会因为CCD敏感表面不易精确调整在像平面上，同样亲会产生测量误差。采用远心物镜中的像方远心物镜可以消除物距变化带来的测量误差，而物方远心物镜则可以消除CCD位置不准带来的测量误差。工业镜头的主要类别：远心物镜远心物镜机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第54页。55远距物镜是一种焦距很长而镜筒较短的物镜，从物镜前表面到像平面的距离小于焦距，这对于长焦距物镜来说，有利于缩短物镜的轴向尺寸。按照上述原理构成的远距物镜，结构型式是各种各样的，尤其是前组，由于负担较大的光焦度，结构一般要比后组复杂。工业镜头的主要类别：远距物镜远距物镜机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第55页。56反远镜是一种焦距较短而后截距很长的物镜，这样，在物镜和CCD之间可以加入分光镜，以实现取景等作用。工业镜头的主要类别：反远距物镜反远距物镜机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第56页。57畸变物镜能够在它的像中预先引入规定的畸变。当物镜存在很大的负畸变时，实际上能够拍摄角视场超过180°的物空间。这种物镜用于宇航研究、气像测量中。吉柳在1930年首先成功地实现了角视场180o和相对孔径1：22的畸变物镜（图1.1－30b）。畸变物镜可以按照反远距物镜的光路图作出。第一组由一或二个透镜组成，并造成很大的畸变（图c、d）。第二透镜组用于校正像差，以便获得清晰的像。为了研制超广角物镜，像场角余弦四次方的影响是最大的障碍。但是由于负的畸变，在像场边缘上光束深缩，因而在像场边缘上实际光学密度并不比视场中心低。工业镜头的主要类别：畸变物镜畸变物镜机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第57页。58常用镜头图片定倍远心镜头Navitarzoom6000连续变倍镜头组件Navitarzoom6000连续变倍镜头定焦镜头机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第58页。光源★光源机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第59页。一、地位与重要性摄取图像处理图像(加工·分析)运动控制理想的图像★光源机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第60页。一、地位与重要性★光源地位：三大技术之一（采像技术，处理技术，运动控制技术）。关键：直接影响系统的成败，处理精度和速度。 明亮、稳定、均匀的光源极其重要。目的：将被测物与背景尽量明显的区分开。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第61页。二、光源的种类★光源高频荧光灯光纤卤素灯LED灯机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第62页。二、光源的种类—高频荧光灯★光源机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第63页。二、光源的种类—光纤卤素灯★光源机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第64页。★光源SCHOTT机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第65页。★光源CCS机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第66页。二、光源的种类—LED灯★光源LED光源的优点：照射的自由度：位置、方向、范围、亮度及平行光和扩散光的选择响应速度快：10μｓ（1/100万秒）波长的选择性强，反射、漫射的最佳化寿命长：约3万小时综合运转成本低，耗电低，维护管理的工作量少机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第67页。二、光源的种类—LED灯★光源主要颜色红、蓝、绿、白其他橙色、红外、紫外机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第68页。二、光源的种类—LED灯★光源中心波长机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第69页。三、照明技术★光源黑白相机的照明方法：拍摄图像时，最重要的是如何鲜明的获取“被测物与背景的亮度差”目前在图像处理算法中最广泛的技术手法是“二值化处理”机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第70页。三、照明技术—照射光的种类★光源平行光照射角度整齐的光。太阳光就是平行光。发光角度越窄的LED直射光越接近平行光。直射光LED光源直接照射对像物的光。扩散光各种角度的光源混合在一起的光。日常生活用光几乎都是扩散光。偏光光光源的传递方向在特定的垂直平面上波动受到限制的光。通常是利用偏光板来防止特定方向的反射。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第71页。三、照明技术—直射光与漫射光★光源直射光 VS 漫射光(Regularlight

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Diffusedlight

)明亮射角窄会有光点较暗射角宽无光点光斑均匀机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第72页。★光源直反射 VS 漫反射(Regularreflection

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Diffusedreflection

)明亮与照射距离无关与照射角度有关不反映颜色较暗与照射距离有关与照射角度无关反映颜色平面&光洁表面粗糙三、照明技术—直射光与漫射光机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第73页。★光源镜纸桌三、照明技术—直射光与漫射光机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第74页。★光源明视野 VS 暗视野( Brightfield

&

Darkfield

)用直射光来观察对象物整体（散乱光呈黑色）用散乱光来观察对象物整体（直射光呈白色）三、照明技术—明视野与暗视野机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第75页。★光源明视野 VS 暗视野( Brightfield

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Darkfield

)用直射光来观察对象物整体（散乱光呈黑色）用散乱光来观察对象物整体（直射光呈白色）三、照明技术—明视野与暗视野机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第76页。★光源明视野 VS 暗视野( Brightfield

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Darkfield

)用直射光来观察对象物整体（散乱光呈黑色）用散乱光来观察对象物整体（直射光呈白色）三、照明技术—明视野与暗视野机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第77页。★光源背光源的应用(Penetratinglight)三、照明技术—透射照明因材质和厚度不同，对光的透过特性(透明度)各异；光根据其波长之长短，对物质的穿透能力(穿透率)各异；光的波长越长，对物质的透过力越强。光的波长越短，在物质表面的扩散率越大；透射照明，就是使光线透射对象物，并观察其透过光的照明手法。机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第78页。★光源背光源的应用(Penetratinglight)三、照明技术—透射照明机器视觉硬件基础培训内部培训资料全文共97页，当前为第79页。★光源补色(Utilizationofcolor

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