机器视觉中工业镜头的计算方式及选择技巧
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）
1/4″：（3.2mm×2.4mm）；1/3″：（4.8mm×3.6mm）；1/2″：（6.4mm×4.8mm）；
2/3″：（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“4:31.732.32.878
1/4”4:32.43.24
1/3“4:33.64.86
1/2”4:34.86.48
1/1.8“4:35.37.28.9
2/3”4:36.68.811
1“4:39.612.816
4/3”4:313.51822.5
五、线阵传感器尺寸（单位：mm）
61.4
57.4
3.5
28.6
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范围大小
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）
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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
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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）
1/4″：（3.2mm×2.4mm）；1/3″：（4.8mm×3.6mm）；1/2″：（6.4mm×4.8mm）；
2/3″：（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“4:31.732.32.878
1/4”4:32.43.24
1/3“4:33.64.86
1/2”4:34.86.48
1/1.8“4:35.37.28.9
2/3”4:36.68.811
1“4:39.612.816
4/3”4:313.51822.5
五、线阵传感器尺寸（单位：mm）
61.4
57.4
3.5
28.6
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范围大小
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）
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