1、鏡頭像面：為(wèi)保證畫(huà)面整體(tǐ)的可(kě)用性，選用鏡頭的像面尺寸應大(dà)于相機芯片的對角線（以下簡稱靶面），否則會(huì)出現邊緣暗角/黑(hēi)角等情況，影(yǐng)響使用；

2、鏡頭焦距

根據被攝物體(tǐ)的大(dà)小(xiǎo)我們可(kě)以得(de)到視(shì)野的大(dà)緻範圍，這裏我們用光學放大(dà)倍率來(lái)表示；

公式：光學放大(dà)倍率=CCD相機元素尺寸/視(shì)野實際尺寸=CCD（V）或（H）尺寸/視(shì)場(chǎng)（V）或（H）尺寸=焦距/物距

3、案例分析

3.1、已知條件

• 視(shì)野範圍：35mm*25mm
• 鏡頭前端距離被測物體(tǐ)的距離：100mm
• 選用相機：2000萬像素（分辨率5472*3648，像元尺寸2.4 µm×2.4 µm）

3.2、計(jì)算(suàn)

（1）CCD長寬尺寸：
CCD長度=5472*2.4/1000=13.1328mm
CCD寬度=3648*2.4/1000=8.7552mm
（2）計(jì)算(suàn)光學放大(dà)倍率：
光學放大(dà)倍率=CCD（V）/視(shì)場(chǎng)（V）=13.1328/35=0.375倍
（3）計(jì)算(suàn)焦距：
焦距=物距*光學放大(dà)倍數(shù)=100*0.375=37.5mm
常用的焦距有(yǒu)：8、12、16、25、35、50、75等，所以選擇35mm焦距
（4）計(jì)算(suàn)實際光學放大(dà)倍數(shù)、視(shì)野長度、視(shì)野高(gāo)度：
實際光學放大(dà)倍數(shù)=焦距/物距=35/100=0.35倍
實際視(shì)野長度=CCD長度/實際光學放大(dà)倍數(shù)=13.1328/0.35=37.5mm
實際視(shì)野寬度=CCD寬度/實際光學放大(dà)倍數(shù)=8.7552/0.35=25.01mm
（5）計(jì)算(suàn)單像素精度
單像素精度=視(shì)野長度/CCD長方向有(yǒu)效像素個(gè)數(shù)=35.7/5472=0.0065mm
最終确定選型：35mm焦距鏡頭、搭配2000萬像素相機，物距100mm情況下可(kě)以達到37.5mm×25.01mm的視(shì)野，單像素精度0.0065mm。

第三，相機鏡頭常用資源查詢

1、工業相機術(shù)語

1.1、芯片尺寸

芯片尺寸與分辨率是對應的，如500w像素相機2.2um像元為(wèi)1/2.5，3.45um像元為(wèi)2/3，4.8um像元為(wèi)1英寸
芯片尺寸=像元尺寸*分辨率

1.2、精度

單位像素所代表的實際視(shì)野，數(shù)值越小(xiǎo)精度越高(gāo)

精度=視(shì)野/分辨率

1.3、拖影(yǐng)

一次曝光裏，物體(tǐ)移動超過一個(gè)像素，圖像上(shàng)就會(huì)産生(shēng)拖影(yǐng)，因此可(kě)以計(jì)算(suàn)出産生(shēng)拖影(yǐng)的臨界曝光時(shí)間(jiān)。

曝光時(shí)間(jiān)<=精度/運動速度

需要拍攝的理(lǐ)論精度0.1mm/pix，運動速度為(wèi)0.1m/s的物體(tǐ)，最大(dà)曝光時(shí)間(jiān)為(wèi)

0.1/100=0.001s=1ms=1000us

1.4、相機的選型

1.4.1、分辨率
客戶提供需要的精度與視(shì)野大(dà)小(xiǎo)32mm*24mm，精度要求0.01mm
分辨率（L/W）=視(shì)野（L/W）➗精度
需要的相機分辨率為(wèi)640*480=307200=30w像素的相機
1.4.2、顔色
通(tōng)常視(shì)覺中我們選擇黑(hēi)白相機，隻有(yǒu)需要彩色圖像時(shí)才會(huì)考慮彩色相機，因為(wèi)機器(qì)視(shì)覺中黑(hēi)白圖像算(suàn)法比較多(duō)，黑(hēi)白相機使用光源成像質量比彩色相機複合白光質量要好
1.4.3、傳感器(qì)類型
拍攝目标靜态，為(wèi)了節約成本優先考慮cmos相機，運動拍攝（飛拍）則優先考慮CCD相機。
1.4.4、傳感器(qì)尺寸
在分辨率足夠的情況下，優先使用尺寸大(dà)的像元，但(dàn)同時(shí)需要考慮靶面大(dà)小(xiǎo)，通(tōng)常靶面越大(dà)，相機和(hé)鏡頭的價格越高(gāo)。
1.4.5、相機鏡頭接口
一般相機都是C/CS接口，需要考慮與鏡頭的對接。如果有(yǒu)其他接口的鏡頭，需要考慮相機的接口。
1.4.6、相機輸出接口
同等價位像素條件下優先選擇實際輸出速度快的接口類型。
CameraLink>USB3.0>GigE>1394>USB2.0

2、工業鏡頭術(shù)語

2.1、焦距

鏡頭焦距是光學系統中橫梁光的聚集或發散的度量方式，指從透鏡中心到光聚集之焦點的距離。

鏡頭焦距的大(dà)小(xiǎo)決定着視(shì)場(chǎng)角的大(dà)小(xiǎo)，拍攝的工作(zuò)距離，成像視(shì)野大(dà)小(xiǎo)和(hé)景深大(dà)小(xiǎo)。

常用的焦距有(yǒu)8、12、16、25、35、50等

2.2、光圈

一個(gè)用來(lái)控制(zhì)光線透過鏡頭，進入相機感光面的裝置。相對孔徑一般刻在鏡頭上(shàng)，如1:2.8和(hé)1:4等

2.3、分辨率

分辨率是代表鏡頭記錄物體(tǐ)細節的能力，常以每毫米裏面能分别黑(hēi)白線對數(shù)量為(wèi)計(jì)量單位：線對/毫米（lp/mm）

2.4、放大(dà)倍數(shù)

放大(dà)倍數(shù)定義為(wèi)圖像的大(dà)小(xiǎo)與物體(tǐ)大(dà)小(xiǎo)之比，在一個(gè)視(shì)場(chǎng)，成像大(dà)小(xiǎo)鋪滿整個(gè)芯片，即：放大(dà)倍數(shù)=芯片尺寸/視(shì)野=像元尺寸/精度

2.5、最小(xiǎo)工作(zuò)距離

鏡頭能夠對焦清晰的最小(xiǎo)工作(zuò)距離。

2.6、景深

在對焦清晰的平面前後，存在一段仍然能夠清晰成像的距離，成為(wèi)景深。

通(tōng)俗來(lái)講再聚焦完成後，在焦點前後範圍內(nèi)都能夠形成清晰的圖像，這前後的距離範圍叫景深。

 

2.7、畸變

鏡頭在成像時(shí)，特别是用焦距短(duǎn)的鏡頭拍攝大(dà)視(shì)場(chǎng)，圖像會(huì)産生(shēng)變形，這種情況叫做(zuò)鏡頭的畸變。拍攝場(chǎng)景越大(dà)，所用鏡頭焦距越短(duǎn)，畸變程度越明(míng)顯。

2.8、焦距計(jì)算(suàn)

鏡頭焦距：焦距f=WD*（芯片尺寸長邊/FOV長邊）

注意：當視(shì)野長寬比<芯片的長寬比時(shí)，需要用短(duǎn)邊計(jì)算(suàn)

2.9、遠心鏡頭

放大(dà)倍率=芯片尺寸長邊/FOV長邊

注意：當視(shì)野長寬比<芯片的長寬比時(shí)，需要用短(duǎn)邊計(jì)算(suàn)

3、鏡頭參數(shù)間(jiān)相互影(yǐng)響關系

3.1、焦距大(dà)小(xiǎo)的影(yǐng)響情況

焦距越小(xiǎo)，景深越大(dà)；

焦距越小(xiǎo)，畸變越大(dà)；

焦距越小(xiǎo)，漸暈現象越嚴重，使像差邊緣照度降低(dī)。

3.2、像場(chǎng)中央與邊緣

一般像場(chǎng)中心較邊緣分辨率高(gāo)；

一般像場(chǎng)中心較邊緣廣場(chǎng)找亮度高(gāo)。

3.3、光圈大(dà)小(xiǎo)的影(yǐng)響情況

光圈越大(dà)，圖像亮度越高(gāo)；

光圈越大(dà)，景深越小(xiǎo)；

光圈越大(dà)，分辨率越高(gāo)；

光圈越大(dà)，漸暈現場(chǎng)越嚴重，光場(chǎng)照度越不均勻。

3.4、光源波長的影(yǐng)響

在相同相機鏡頭參數(shù)條件下，光源波長越短(duǎn)，得(de)到的圖像分辨能力越高(gāo)。所用需要精密尺寸及位置測量的視(shì)覺系統中，盡量采用短(duǎn)波的單色光作(zuò)為(wèi)照明(míng)光源，可(kě)以提高(gāo)系統精度。

第四，工業相機的選擇要點

1、視(shì)野範圍、光學放大(dà)倍數(shù)及期望的工作(zuò)距離：

在選擇鏡頭時(shí)，我們會(huì)選擇比被測物體(tǐ)視(shì)野稍大(dà)一點的鏡頭，有(yǒu)利于運動控制(zhì)。

2、景深要求：

對于景深有(yǒu)要求的項目，盡可(kě)能使用小(xiǎo)光圈；在選擇放大(dà)倍率的鏡頭時(shí)，在項目許可(kě)下盡可(kě)能選用低(dī)倍率鏡頭；如果項目要求比較苛刻時(shí)，傾向選擇高(gāo)景深的尖端鏡頭。

3、芯片大(dà)小(xiǎo)和(hé)相機接口：

例如2/3鏡頭支持最大(dà)的工業相機靶面為(wèi)2/3，它是不能支持1英寸以上(shàng)的工業相機。

4、與光源的配合：

選配合适鏡頭。

5、可(kě)安裝空(kōng)間(jiān)