隨著機(jī)器視覺技術(shù)的不斷提高，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用機(jī)器視覺系統(tǒng)也越來越廣泛，大大提高了工廠的效率，而有時(shí)候采集的圖像有些扭曲變形，也就是失真，圖像失真又叫“畸變”，遠(yuǎn)心鏡頭就是為糾正傳統(tǒng)工業(yè)鏡頭視差而設(shè)計(jì)的一種鏡頭，擁有超低失真度和超高清晰度。

遠(yuǎn)心鏡頭

·高分辨率

·超寬景深

·超低畸變、平行光設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)心鏡頭是指主光線平行于鏡頭光軸，被測(cè)物光線角度為0°的鏡頭。它一種特殊的光學(xué)鏡頭，其核心原理在于其在光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置放置了孔徑光闌，這一設(shè)計(jì)使得只有平行于光軸的光線才能被光學(xué)器件捕捉到。

遠(yuǎn)心鏡頭能夠在一定的物距范圍內(nèi)，使得到的圖像放大倍率不會(huì)因物體離鏡頭的遠(yuǎn)近而變化。在生產(chǎn)線上即使是出現(xiàn)工件的上下浮動(dòng)或焦距偏移的情況下，工件尺寸的變動(dòng)較小幾乎不會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)尺寸誤差。適合用于高精度尺寸檢測(cè)、定位應(yīng)用。

遠(yuǎn)心鏡頭的分類
物方遠(yuǎn)心鏡頭

物方遠(yuǎn)心鏡頭將孔徑光闌放置在光學(xué)系統(tǒng)的像方焦平面上，物方主光線平行于光軸主光線的會(huì)聚中心位于物方無限遠(yuǎn)。這種鏡頭可以消除物方由于調(diào)焦不準(zhǔn)確帶來的讀數(shù)誤差。

像方遠(yuǎn)心鏡頭

像方遠(yuǎn)心鏡頭將孔徑光闌放置在光學(xué)系統(tǒng)的物方焦平面上，像方主光線平行于光軸主光線的會(huì)聚中心位于像方無限遠(yuǎn)。這種鏡頭可以消除像方調(diào)焦不準(zhǔn)引入的測(cè)量誤差。

雙遠(yuǎn)心鏡頭

雙遠(yuǎn)心鏡頭在物體側(cè)和成像側(cè)都是遠(yuǎn)心的，即使在相機(jī)不能保證總是處于光路中的精確位置的情況下，雙遠(yuǎn)心鏡頭也能提供恒定的放大率。這種雙遠(yuǎn)心鏡頭經(jīng)常與準(zhǔn)直背光光源一起使用，以保證高對(duì)比度圖像，從而實(shí)現(xiàn)精確的圖像測(cè)量。

遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)特性

非遠(yuǎn)心鏡頭 物方側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭 雙遠(yuǎn)心鏡頭

非遠(yuǎn)心鏡頭

優(yōu)點(diǎn)：更小尺寸。

減少鏡片數(shù)量,可降低成本。

缺點(diǎn)：上下移動(dòng)物體表面時(shí)，會(huì)改變尺寸或位置。

物方遠(yuǎn)心鏡頭

優(yōu)點(diǎn)：上下移動(dòng)物體表面時(shí),不會(huì)改變物體尺寸或位置使用同軸光源時(shí),可使用更小的尺寸。

缺點(diǎn)：未使用同軸光源時(shí),大于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的尺寸。

雙遠(yuǎn)心鏡頭

優(yōu)點(diǎn)：與普通遠(yuǎn)心鏡頭相似。但鏡頭凸緣后端的尺寸

出現(xiàn)極大差異時(shí),會(huì)改善精確度。

缺點(diǎn)：與普通遠(yuǎn)心鏡頭相似，但是成本會(huì)更高。

遠(yuǎn)心鏡頭與定焦鏡頭的區(qū)別

通過光源的散熱器部分成像效果，我們來看看定焦鏡頭和遠(yuǎn)心鏡頭的區(qū)別。當(dāng)用定焦鏡頭進(jìn)行工件外觀尺寸測(cè)量時(shí)，由于被測(cè)工件的側(cè)面被定焦鏡頭產(chǎn)生的視角(AOV)反射，無法準(zhǔn)確測(cè)量尺寸；當(dāng)用遠(yuǎn)心鏡頭進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由于視角(AOV)為0°，工件側(cè)面不會(huì)被視角反射，能獲得適合外觀尺寸測(cè)量的圖像。

定焦鏡頭成像

遠(yuǎn)心鏡頭成像

由于物體前后深度方向上誤差很小，成像位置上被測(cè)物光學(xué)圖像大小，不受從鏡頭到被測(cè)物的距離(WD)的影響，這是遠(yuǎn)心鏡頭很重要的特征之一。像方遠(yuǎn)心鏡頭的成像效果與定焦鏡頭一樣。遠(yuǎn)心鏡頭就其本質(zhì)而言是視野越大，鏡頭尺寸就越大。

遠(yuǎn)心鏡頭的光源

有些遠(yuǎn)心鏡頭機(jī)型的鏡筒側(cè)邊安裝有同軸外照射光。同軸外照射光原理是利用鏡頭內(nèi)部分束器彎曲光線使其在正上方照射被測(cè)工件，獲得正反射光。同軸落射照明可以突出反射率高的工件上表面的凹痕和不規(guī)則部分。

表面粗糙，低反射率的鏡頭蓋遠(yuǎn)心鏡頭成像效果如下圖所示，當(dāng)同軸落射照明照射在表面粗糙的工件上時(shí)，由于透鏡的結(jié)構(gòu)，其反射率很低，同軸落射照明可能會(huì)導(dǎo)致圖像的中心非常明亮。這個(gè)現(xiàn)象稱為“熱點(diǎn)”，低倍遠(yuǎn)心鏡頭更容易受到“熱點(diǎn)”現(xiàn)象影響。

鏡頭蓋成像

同軸落射照明

模擬同軸照明

對(duì)于反射率低的被測(cè)工件，可以使用模擬同軸光源，能夠均勻地照亮被測(cè)工件。這時(shí)候不發(fā)生“熱點(diǎn)”，光源大小以及與被測(cè)工件距離等細(xì)節(jié)可以調(diào)整，模擬同軸照明也有缺點(diǎn)，如機(jī)身大小上面。應(yīng)根據(jù)視場(chǎng)、工件狀況和安裝環(huán)境選擇適當(dāng)?shù)恼彰鳌?/p>

遠(yuǎn)心鏡頭（telecentric lens）由于視場(chǎng)角為0°，被測(cè)物側(cè)面不會(huì)被成像，廣泛運(yùn)用于工件外觀測(cè)量等，如汽車制造中的發(fā)動(dòng)機(jī)零部件、車身零部件的尺寸測(cè)量，以及電子設(shè)備制造中的芯片、電路板上元件的尺寸檢測(cè)等。