CCD视觉技术以及镜头入门知识PPT课件.ppt

1、非标宝,非标宝,工业数字相机以及镜头入门知识,1,培训大纲,镜头基本知识,2,3,光路计算,工业数字相机基本知识,1,2,感光器件类型,工业数字相机基本知识,分为两大类，CCD器件和CMOS器件,3,按用途分类,工业数字相机基本知识,分为机器视觉相机和安防监控相机两大类,4,按感光单元排列方法,工业数字相机基本知识,分为线阵扫描相机和面阵扫描相机,5,彩色形成方式,工业数字相机基本知识,彩色覆膜+bayer算法,棱镜分光方法,6,镜头外形,镜头基本知识,机器视觉常用定焦镜头，并且都是手动调整光圈，一般不允许自动调整光圈，镜头上有调焦和调光圈两个环，为了防止误碰动，工业镜头的两个环都有锁定螺丝。

2、注意调焦环不是用来调整焦距，而是调整像距，保证清晰图像落在焦平面上,7,常用镜头参数：焦距,镜头基本知识,焦距是镜头最常用的参数，我们包装检测系列产品中使用的镜头有3.5mm,4mm,6mm,8mm,12mm等多种规格(1/3”CCD的标准镜头为8mm)。除杂系列产品一般都使用28mm的广角镜头(线扫描相机的标准镜头大概是40mm左右)。焦距越小的镜头越不好做，价格越高，边缘变形等问题越大，所以尽量选用标准镜头，性价比最高,8,常用镜头参数：光圈,镜头基本知识,光圈是一个用来控制光线透过镜头，进入机身内感光面的光量的装置光圈f值=镜头的焦距/镜头口径的直径根据公式，光圈f值愈小，在同一单位时间

3、内的进光量便愈多，每级光圈一般以倍数递增，例如f8调整到f5.6，进光量多一倍,9,光圈越小，景深越大,镜头基本知识,10,增加景深的问题,镜头基本知识,在我们的产品里，往往要求加大景深，例如除杂机里，烟叶不完全在同一个平面上，只有加大景深才能让不同距离上的烟叶都清晰。加大景深只有通过缩小光圈来实现，而缩小光圈同时会导致图像变暗，这就要求照明亮度要提高,11,常用镜头参数：分辨率,镜头基本知识,镜头分辩率指的是在像平面处1毫米内能分辨开的黑白相间的线条对数，单位是“线对/毫米”。条包检测器上用computarMP0814-MP镜头，是百万象素级的镜头,分辨率为100线对/mm，这个分辨率较高。

4、其实除了视觉测量，其实我们的产品一般都不用这么高的分辨率CCD的芯片的分辨率越高，要求的镜头的分辨率也越高,12,常用镜头参数：变形率,镜头基本知识,所有的镜头都存在有变形的现象。可以用一个网格线模板进行测试，一般情况下越是焦距短的镜头，越是变形率大。变形率小于2%都是不错的镜头,变形率定义:两张底片比较，一张是该镜头拍的底片（底片1），另一张是无变形的标准底片（底片2），两张底片取景相同，中心点严格一致，先在底片1上确定一点到底片中心点的距离（距离1），然后在底片2上找到对应的该点并量度该点到中心点的距离（距离2），然后:（距离1-距离2）/距离2*100%,13,C接口和CS接口,镜头基本

5、知识,C接口:镜头基准面到焦平面（也就是CCD靶面）17.526mmCS接口:镜头基准面到焦平面（也就是CCD靶面）12.5mm注意：机械设计如何确定焦平面(也就是CCD靶面)，一般就是从相机镜头接口往后量12.5或者17.526mm(根据相机接口类型定),如果CS相机接口安装C接口镜头，必须加装5mm厚的接圈,14,CCD成像基础公式,光路计算,1/u+1/v=1/f,u:物距v:像距f:焦距,CCD靶面,镜头中心点,目标物体,v,u,视角,15,CCD光路计算规律,光路计算,在我们的计算中，一般有如下规律uf:物距一般远大于焦距，例如除杂机镜头焦距28mm，物距在一米左右vf:由于uf根据

6、公式所以像距基本等于焦距，事实上调焦的过程就是将像距微调，和焦距基本相差不远镜头中心点的确认：由于vf，所以从CCD靶面向前焦距距离就是镜头中心点，这个点的确定对我们光路作图意义很大,16,视角和镜头中心点,光路计算,CCD靶面,镜头中心点,v,视角,视角2arctag(CCD靶面尺寸/2v)由于vf，所以视角2arctag(CCD靶面尺寸/2f)镜头中心点的位置大致就在靶面向前f的距离上,视场范围,u,17,视角和镜头以及CCD尺寸均相关1/3”CCD视角标准镜头是指和人眼有效视角差不多的镜头（大约30），1/3”CCD的标准镜头是8mm,1/2”CCD的标准镜头是12mm。以前35mm胶卷

7、的照相机标准镜头是50mm,除杂机用的线阵相机标准镜头大致为40mm,标准镜头比较容易制造，性价比较高,视角的进一步知识,光路计算,18,光路作图步骤一,光路计算,CCD靶面,镜头中心点,f,1、查CCD手册得到靶面尺寸和位置，并在CAD图上画出靶面的位置2、从靶面向前f（镜头的焦距，例如35mm）找到镜头中心点3、连线即可得到CCD的视野范围4、如果视野不满足要求，可通过更换不同焦距的镜头来达成目标,19,光路作图步骤二,光路计算,1、如果视频柜空间不够，可以采用反光镜来调整相机实际位置,作图时以反光镜为中轴做镜像映射即可2、镜子的两端应该超出视角线两段超出一小段距离,保证视野内全是反光镜的成像3、相机不能出现在视角线范围内，否则会阻挡相机的