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2019全景工博会
机器视觉

灵猴机器人 | 工业远心镜头

  2019年07月22日  

概念

  大家都有这种经历,一个物体在人眼看来,会有近大远小的现象。这是因为物体近的时候,在视网膜上投影大,远的时候,投影小。镜头也是一样,因为近大远小的原因,会产生误差。为了解决这个问题,就出现了远心镜头。

  远心镜头(Telecentric lens),是为纠正传统镜头视差而设计的,是普通镜头与小孔成像原理的结合。它可以在一定的物距范围内,使得到的图像放大倍率保持一致。简单地说,这种镜头拍出来的图像没有近大远小的现象。

分类

  远心镜头主要分为物方远心镜头、像方远心镜头和双侧远心镜头。

  1)物方远心镜头

  物方远心镜头是将孔径光阑放置在光学系统的像方焦平面上,当孔径光阑放在像方焦平面上时,即使物距发生改变,像距也发生改变,但像高并没有发生改变,即测得的物体尺寸不会变化。物方远心镜头用于工业精密测量,畸变极小。

  光路如下:

  2)像方远心镜头

  像方远心镜头,通过在物方焦平面上放置孔径光阑,使像方主光线平行于光轴。即使CCD芯片的安装位置有改变,但在CCD芯片上投影成像大小不变。

  像方远心镜头的优点是,使相机的芯片获得均匀的光线,因为只有平行于光轴的光线才能入射在CCD/CMOS芯片前面的微型镜片上,从而使图像不会出现阴影。

  光路如下:

  3)双侧远心镜头

  双侧远心镜头兼于上面两种远心镜头的优点。在工业图像处理/机器视觉这个领域里,一般只使用物方远心镜头和双侧远心镜头。

  光路如下:

应用优势

  远心镜头主要是为纠正传统工业镜头的视差而特殊设计的镜头,它可以在一定的物距范围内,使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化,这对有高低差的物料是非常重要的应用。

  普通工业镜头,目标物体越远离镜头(工作距离越长),所成的像就越大。

  在使用普通镜头进行尺寸测量时,会存在如下问题:

  1)由于被测量物体不在同一个测量平面,而造成放大倍率的不同;

  2)镜头的畸变大

  3)当物距变大时,对物体的放大倍率也改变;

  4)镜头的解析度不高;

  5)由于视觉光源的几何特性,而造成的图像边缘位置的不确定性。

  而远心镜头就可以有效解决普通镜头存在的上述问题,因此远心镜头已经成为精密光学量测系统决定性的组件,其应用领域也越来越广泛。

  远心镜头和普通镜头的简单对比如下:

  普通镜头

  优点:成本低,实用,用途广。

  缺点:放大倍率会有变化,有视差。

  应用:大物体成像。

  远心镜头

  优点:放大倍率恒定,无视差。

  缺点:成本高,尺寸大,重量重。

  应用:高精度物体测量。

标签:灵猴机器人我要反馈
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