机器视觉工业镜头计算方法

机器视觉工业镜头计算方法（一）

2012年8月1日艾菲特光电

一、机器视觉中工业镜头的计算方式

1、WD 物距工作距离（Work Distance，WD）。

2、FOV 视场视野（Field of View，FOV）

3、DOV 景深（Depth of Field）。

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（Sensor Size）

2、镜头的主要参数:

焦距FL（Focal Length）

最小物距Dmin（minimum Focal Distance）

3、其他参数:

视野FOV（Field of View）

像素pixel

FOVmin=SS（Dmin/FL）

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

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

如果精度要求为0.01mm，1pixels=0.007mm<0.01mm

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）

(3.2mm×2.4mm)；1/3″：(4.8mm×3.6mm)；1/2″：(6.4mm×4.8mm)；

(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）

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F No=放大倍率/2NA

景深(mm)=2(可接受的模糊圆直径x有效F No÷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1/2'' CCD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）