機器視(shì)覺(jiào)是一項綜合技術,包括圖(tú)像處理、機械(xiè)工程技術、控製、電(diàn)光源照明、光學成像、傳感器、模擬與(yǔ)數字視頻技術、計算機軟硬件(jiàn)技術(圖像增強和分析算法、圖像卡、 I/O卡等)。一個典型的機器視覺應用係統包括(kuò)圖(tú)像(xiàng)捕捉(zhuō)、光(guāng)源係統(tǒng)、圖像數字化模塊、數字圖像處理模塊、智能判斷決策模塊(kuài)和機械控製執行模塊。

機(jī)器視覺(jiào)中鏡頭的作用是將目標聚集(jí)在圖象傳感器的光(guāng)敏麵上,鏡頭質量的好壞直接影響到機器視覺的整體性能,合理選擇光學鏡頭是機器視覺係統設計的一個重要(yào)環節。

 

 

 

 

 

 

 

 

機器(qì)視覺光學係統的鏡頭一般由一組透(tòu)鏡和光闌組成,下麵(miàn)分別做簡單(dān)介紹:

1.透(tòu)鏡(jìng)

透(tòu)鏡包括凸透鏡(jìng)和凹(āo)透鏡兩種,其中凸透鏡對光線具有會聚作用(yòng),也稱為會聚透鏡或正透鏡;凹透鏡對光線有發散作用,也稱為發散透(tòu)鏡或(huò)負透鏡。由於正負透(tòu)鏡(jìng)具有相反的(de)作用,所以經常將兩者(zhě)配合使用,以(yǐ)矯正像差或其他失真。

2.光闌

進(jìn)入鏡頭的光束大小一般由透鏡框和其他機(jī)械結構決定。通常在鏡頭中設(shè)置設置帶孔的(de)金屬薄片以限製(zhì)光束的大小,稱(chēng)為光闌,其通光孔一般為圓形並中心(xīn)在透鏡的中心軸上。為了調節進光量,普通鏡頭都具有光圈調節環,調節環轉動時帶(dài)動鏡(jìng)頭內的黑色葉片以(yǐ)光軸為中心做伸縮運動,稱為可變孔徑光闌。鏡頭中決定成像麵大小的光闌稱為(wéi)視場光闌。鏡頭的鏡管通常被加(jiā)工成羅紋狀並漆成黑(hēi)色以消除雜光的影響。

3.自動光圈

在機器視覺中,自動(dòng)光圈的(de)主要作用是通過自動調整光圈控製(zhì)入射光通(tōng)量的大小,從而使CCD獲得理想的曝光,以獲得理想的圖象。自動光圈鏡頭目前主要有兩(liǎng)類:一類是視頻驅動型(Video),另一類是直流驅動型(DC)。

4.變焦鏡頭

變焦鏡頭(tóu)的成像質量一(yī)般低於固定焦距鏡頭,但在無須改變物距的情況下通(tōng)過焦距變化即可獲得(dé)清(qīng)晰的圖象,從而提高了機器視覺的設(shè)計靈活性。

5.自動(dòng)調焦

自動調焦鏡頭可以根據不同的成像目標對鏡頭(tóu)的(de)焦距進(jìn)行自動調整,從而(ér)確保在多種應用(yòng)下都(dōu)能實現(xiàn)精確聚焦。CCD相機一般采(cǎi)用差分式對比傳遞函數(shù)方式進行自動調焦。

6.鏡頭接口

物鏡的接口尺寸國際標準(zhǔn)共有三種:F型、C型、CS型。F型比(bǐ)較通用,一(yī)般實用於焦距大於25mm的鏡頭,而小於25mm時因為物鏡的尺寸不大,便(biàn)采用C型或CS型。

7.鏡頭性能

鏡頭(tóu)的性能指標(biāo)主要包括焦距、相對孔徑、視場角度和光譜特性幾個方麵。根據不(bú)同的應用條件,需要做相應選擇。