Calculate Max. M
M lens
flens MOD
flens
Extender Calculation
L M desire M lens flens
Extender Selection Select available extender
longer than L
Check MOD
专题1： 镜头与相机的选型
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1
问题：
引言
▪ 如何根据某个应用的要求选择相机和镜头？ ▪ 学习了数字图像采集系统的基本原理，在实
际的应用中如何下手？
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主要内容
▪ 选型步骤及举例 ▪ 第一步：明确需求 ▪ 第二步：选择相机 ▪ 第三步：计算焦距 ▪ 第四步：镜头工作距离和放大倍数修正
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3
1 选型步骤
第一步：明确需求
▪ 被测物体的大小 O （mm） ▪ 期望的工作距离 WD（mm） ▪ 期望的测量分辨率 PR（mm/pixel）
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举例 (I)：芯片点胶机
三轴运动平台 相机
点胶头Leabharlann 需求O = 12mm WD = 180mm PR = 10μm/pixel
No
MOD > WD?
Yes
Refine W.D.
WD final
(O I
I)
flens
Calculate Massembly
M assembly
M lens
Lextender flens
Calculate WD
WDassembly
M assembly 1 M assembly
flens
Finish
L
flens (M design M lens )
像的大小 flens (物体大小
flens MOD
) flens
50 ( 4.8 50 ) 50 (0.4 0.111) 14.4mm 12 500 50
根据计算结果选择接圈：Lextender=15mm
M assembly M lens Lextender / flens
芯片
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机器视觉系统的选型
第二步：选择相机
▪ 计算图像传感器的像素
N
物体尺寸 像素分辨率
＝O PR
▪ 根据像素个数选择相机 ▪ 传感器类型 ▪ 传感器尺寸 ▪ 数据接口
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举例 (II)：芯片点胶机
▪ 计算图像传感器的像素
N
物体尺寸 像素分辨率
＝ 12 0.01
情况1：镜头的最小工作距离MOD<WD
▪ 实际工作距离 ▪ 实际放大倍数
WD final
f
lens
(
O I
1)
M final
f lens
WD final
f lens
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情况2： 镜头的最小工作距离MOD>WD ▪ 增加接圈环
L flens (M design M lens )
Obtained flens, WDfinal, and L (if necessary)
Refine WD
WD final
M assembly M WD desire
assembly
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图像处理算法
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▪ 修正放大倍数和工作距离
M M L f assembly
extender lens
lens
WDassembly
M assembly 1 M assembly
flens
WD final
M assembly M WD desire
assembly
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举例 IV：芯片点胶机
▪ MOD(500mm)>WD(180mm)
1200
▪ 根据像素个数选择相机
▪ 像素个数：1296*964 ▪ 传感器尺寸: 1/3’’ (4.8*3.6mm) ▪ 传感器类型: CCD ▪ 数据接口: USB2.0 ▪ 尺寸：25*41*44mm
Point Grey CMLN-13S2C
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机器视觉系统的选型
第三步：计算镜头焦距 11 1 uv f
0.111 15 / 50 0.411
WDassembly flens (M assembly 1) / M assembly 50 (0.4111) / 0.411 171.65mm
WD final
M assembly M WD desire
assembly
0.411171.65 176.41mm 0.4
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举例 III：芯片点胶机
▪ 镜头焦距计算
f
工作距离 物体大小
图像大小 图像大小
＝180 4.8 12 4.8
＝51mm
根据计算结果选择镜头： 型号：Computar M5018-MP 焦距：flens＝ 50mm 最小工作距离：500mm
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机器视觉系统的选型
第四步：镜头工作距离和放大倍数修正
Problem Definition: Define W.D., Object height,
image height
Lens Calculation:
M desire
I O
f WD I I O
Lens Selection Select available lens based
on M and f
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机器视觉系统的选型
成像系统参数汇总
镜头 接圈
相机
物体大小：12*10mm 芯片大小：4.6*3.6mm
镜头焦距：50mm 接圈长度：15mm
工作距离：176.41 像素分辨率：10μm/pixel
放大倍数：0.4
相机接口：USB2.0
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镜头和相机 的选型流程
f
WD I OI
工作距离 图像大小 物体大小 图像大小
根据计算结果选择镜头flens，最小工作距离MOD
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镜头焦距、放大倍数和工作距离
镜头焦距 f WD M 1 M
放大倍数 M f WD f
放大倍数
M
I O
像的大小 物体大小
工作距离 WD M 1 f M
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