工控编程吧

标题: 机器视觉硬件知识培训 [打印本页]

作者: qq263946146 时间: 2018-12-24 01:46
标题: 机器视觉硬件知识培训
附件有四份电子书：

机器视觉系统之案例篇
机器视觉系统之光源篇
机器视觉系统之相机篇
图像与机器视觉之镜头篇

[downloadBtn]https://pan.baidu.com/s/1i6fl5leqkNs7ki8D9uweUA[/downloadBtn]

2009-4-27
1
—案例篇
机器视觉系统
主讲人：张勇
中国大恒（集团）有限公司北京图像视觉技术分公司
机器视觉在药用玻璃瓶检测
中的应用
机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用
在玻璃瓶生产过程中，会产生各种的缺
陷产品，给产品带来严重隐患，随着竞争日
益激烈，客户对玻璃瓶质量的要求越来越高
，为了提高产品出厂质量，厂家现在靠人工
检查挑除废品。但人工检查速度慢，需要占
用大量的人力、物力资源和场地资源，而且
人眼极易出现疲劳和疏忽的情况。
机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用
ÿ提高检测精度,统一检测标准,消除人工检
测的个体差异；
ÿ 提高检测速度,实现产品全方位实时检测；
ÿ 一次投入,平均成本远小于人工成本；
ÿ 对数据进行汇总分析,便于前端工序查找
问题,为后续工序提供建议。
机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用
主要功能需求:
检测系统针对药用玻璃瓶的缺陷检测，包括白色瓶、棕
色瓶及有刻度的瓶子等，如下图所示；检测瓶子高度范
围在15-150mm，检测速度要求0-280个/分钟
机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用
主要检测指标:
ÿ尺寸检测（包括瓶高、瓶身外径、瓶口外径、瓶口高
度等）；
ÿ瓶身外观缺陷（包括气泡、杂质、褶皱、横竖条纹、
粘连、结石、裂纹、刻痕、擦伤及明显的油脏、手印
等）；
ÿ瓶底缺陷从侧面可以拍摄到（包括瓶底凹凸不平、底
刺、偏底等）；
ÿ瓶肩部缺陷（包括斜肩、歪瓶、与瓶身类似的外观缺
陷等）；
ÿ瓶口部分的检测内容是除了检测瓶身外观上那些缺陷
类型外，还需要检测缺口、破口、圆口不齐等缺陷。2009-4-27
2
机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用
检测系统需求分析:
ÿ为了检测整个瓶身缺陷，选择四个相机从四个方向进行
检测，保证每个相机有效检测区域为90度；
ÿ为了适应各种颜色瓶子检测，系统选用高亮度的背光源
从玻璃瓶背后打光方式；
ÿ为了适应各种规格瓶子检测，系统选用可变焦镜头，实
现各个规格的瓶子都能占满整个视场；
ÿ单独利用一个工位对瓶口缺陷进行检测，为了更好地拍
摄瓶口缺陷，专门设计一个特殊的碗型灯光源，对瓶口进
行打光。
机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用
机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用
检测系统采用五台大恒自产140万1394接口
CCD数字相机，当玻璃瓶在传送带上运动通过时，
系统采用外触发方式在固定位置准确抓拍四个侧
面的图像和一个瓶口图像，然后把图像传输到两
台高性能处理器中进行处理和分析计算，其结果
汇总到一台服务器上进行统一控制和显示。
机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用
机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用
检测系统主要分为以下几个模块:
ÿ 图像采集模块
ÿ 标准模板训练模块
ÿ 产品检测模块
ÿ 错误分类模块
ÿ 显示模块
机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用
图像象采集模块
ÿ根据产品规格不同动态调整图像放大比例;
ÿ根据现场环境动态设置相机参数;
ÿ根据产品到位信号外触发采集图像,适应现场
机速快慢变化.2009-4-27
3
机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用
标准模板训练模块
ÿ提供友好方便的模板训练交互界面
ÿ根据产品不同的检测区域和检测参数
ÿ 根据瓶子形状特征，提供设置检测多边形区
域，使瓶子各个区域得到有效检测
机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用
产品检测模块
ÿ 通过标准定位模块对瓶子进行定位，解决
瓶子由于传送带原因导致倾斜问题，提高检测
尺寸的精度；
ÿ 通过预处理调整瓶子整体亮度，得到实际处
理区域；
ÿ 对实际区域处理,消除干扰，得到错误区域，
并对错误进行分类。
机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用
错误分类模块
ÿ 根据缺陷形状特征和产生部位判断缺陷类型
ÿ 对于一些分的不太明显的缺陷，如小结石、
黑点等用户可以根据数据库中图像数据人为设
置,系统利用神经网络自动学习错误特征,在后
续检测中自动归类
机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用
显示模块
ÿ错误缺陷实时显示
ÿ错误类型自动统计
ÿ方便历史记录查询,与实际错误产品对照
ÿ模板设置过程中全部图形界面交互,方便操作
ÿ 可以实时跟踪显示错误图像
机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用
气泡薄皮
裂纹黑点
机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用
ÿ 系统可以适应不同产品规格
ÿ 对产品实现实时在线质量检测
ÿ 可以扩展到对于啤酒瓶等别的种类的
玻璃瓶检测
ÿ 最终客户使用方便灵活2009-4-27
4
机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用
机器视觉在印刷包装行业中
的应用
机器视觉在印刷包装行业中的应用
在当今印刷行业，激烈的竞争使得用户对产
品质量要求越来越高，产品质量对于印刷企业的
生存扮演着至关重要的角色。印刷企业一般都采
用工人检测的方法，但是人眼长时间处于紧张状
态，容易产生疲劳，产品漏检和废品出厂的现象
时有发生，造成了用户对企业投诉率长期居高不
下，对企业声誉产生了不良影响；同时还需要大
量的人工，这样又增加了企业生产成本，降低了
企业竞争力。
机器视觉在印刷包装行业中的应用
人工检测存在的问题
ÿ易疲劳：检测质量不稳定
ÿ主观性强：难以形成一致的检测
ÿ易受干扰：易受情绪、印刷品特性（如凹凸
、镭射光柱）
ÿ成本高：需雇佣大量人工，人力成本不断升
值。
ÿ速度低
机器视觉在印刷包装行业中的应用
机器视觉在印刷包装行业中的应用可
以在印前、印刷过程中和印后，但目前多
数应用集中在印后质量检查。中国有几万
家印刷企业，真正使用检测系统的很少，
除印钞、票证等特殊行业外，主要是在包
装行业。
机器视觉在印刷包装行业中的应用
在线检测和离线检测
ÿ在线检测系统安装在胶印机、凹印机、柔印机、印码机
等印刷设备上，实时检测印刷质量。印品可以是单张纸，
也可以是卷筒纸。
ÿ离线检测系统通常装在检品机或复卷机上。进行出厂前
检测，检品机通常具有分仓功能，根据检测结果将好、坏
品自动分配到不同的仓中。
在线检测系统与离线检测系统的视觉检测部分在功能上基
本相同，最主要的区别在于缺陷品的处理方法上。2009-4-27
5
机器视觉在印刷包装行业中的应用
离线检测系统：小张检品机
机器视觉在印刷包装行业中的应用
工作原理
由送纸飞达、纠偏机构、拍摄平台、废品处理
、收纸平台、点数机构组成。印品通过送纸飞达
和纠偏机构后，整齐的传送至拍摄平台的输送带
上，在传输带上方有一台高速彩色的线阵相机
(Dalsa)，实时拍摄印品图像，与设定的标准图像
进行比较，判断印品是否有缺陷，有缺陷的印品
在经过废品处理部分时被剔除到废品箱，合格的
印品被按顺序整齐的收到好品箱，达到预先设定
好的印品数量时，会自动送出。
机器视觉在印刷包装行业中的应用
适应产品
模切后的小张产品，如烟包、药包等
机器视觉在印刷包装行业中的应用
系统特点 ÿ 全面检测，检测项涵盖所有印刷工艺，检测完毕即
可出厂。
ÿ 高速检测，最高检测速度达4万张/小时，大幅节约
人力成本
ÿ 可控质量标准，可针对不同印刷品、区域设置不同
检测精度，灵活控制质量标准。
ÿ 快捷的数据查询，实时存储检测结果信息，便于统
计分类。
ÿ 实时的缺陷显示，实时显示缺陷区域图像，及时发
现连续次品，调整印刷工艺。
机器视觉在印刷包装行业中的应用
离线检测系统：大张检品机
机器视觉在印刷包装行业中的应用
工作原理
由送纸飞达、定位机构、吸风滚筒、检测系统
、废品处理、收纸平台、纸张传送机构组成。印
品通过送纸飞达并且精确定位后被稳定地传送到
吸风辊筒上，检测系统使用高速线阵相机(Dalsa)
拍摄印品图像，通过视觉算法实时进行处理，与
标准检测模板对比后检测出合格品和不合格品，
合格品通过收纸排整齐地叠放在收纸台上，不合
格品也有序地落放在废品箱内2009-4-27
6
机器视觉在印刷包装行业中的应用
适应产品
模切前的大张产品，如条包等
机器视觉在印刷包装行业中的应用
系统特点 ÿ 小张检品机的特点
ÿ 大幅面检测，最高检测幅宽高达1020mm，检测效
率更高；
ÿ 高速检测，最高检测速度达8000大张/小时，大幅
节约人力成本
机器视觉在印刷包装行业中的应用
离线检测系统：复卷检品机
机器视觉在印刷包装行业中的应用
工作原理
由放卷机构、纠偏装置、输料导辊、张力检测
、视觉检测、长度检测、收卷机构、操作界面、
电气控制等部分组成。其中视觉检测部分是核心
，包括彩色线阵摄像机、高精度镜头、LED光源
、图像处理单元、PLC信号控制、数据存储及显
示等几部分，实时检测机器上卷动的材料，当发
现缺陷产品时能够及时停机并显示出缺陷位置和
类型，机器会自动将缺陷产品停在操作台上，待
操作工人处理后再继续运行。
机器视觉在印刷包装行业中的应用
适应产品
各类标签、薄膜、烟包、药包等软包装。
机器视觉在印刷包装行业中的应用
系统特点 ÿ高速检测，最高检测速度达200m/min，大幅节约人力
成本；
ÿ多幅宽选择，检测幅宽有350、650、1050、1250mm可
选，更适应客户检测需求；2009-4-27
7
机器视觉在印刷包装行业中的应用
检品机可检测的缺陷所有检品机都可准确的检测出印刷过程中所产生
的飞墨、蹭脏、污垢、漏印、套印偏差、色差、刀丝、
裁切偏差等常见印刷缺陷。
机器视觉在印刷包装行业中的应用
机器视觉在印刷包装行业中的应用机器视觉在印刷包装行业中的应用
机器视觉在印刷包装行业中的应用机器视觉在印刷包装行业中的应用
在线检测系统2009-4-27
8
机器视觉在印刷包装行业中的应用
在线印刷质量检测系统可配合卷凹机、胶印
机、柔印机、印码机等印刷设备。可实现印刷过
程中实时、100%质量检测，发现质量问题时系统
可实时报警，帮助操作员及时排除故障，防止连
续废品产生，大大降低废品率。该系统包括不变
信息（整幅印品表面信息固定）和可变信息（印
品表面包含各种号码、英文字符等变化信息）两
种系统类型。
机器视觉在印刷包装行业中的应用
机器视觉在印刷包装行业中的应用
适用材料
普通白卡纸、银卡纸、金卡
纸、素面镭射纸、塑料薄模、
透明半透明材料等。
可检缺陷
色差、墨点、漏印、飞虫、
污垢、刀丝、头发丝、拉墨、
拉条、套印偏差等常见印刷
缺陷。
机器视觉在印刷包装行业中的应用
可变信息在线印刷质量检测系统可用于识读
设备的制造号、商品的序列号、生产日期、价格
等，编码的形式可以是阿拉伯数字、中英文字符、
一维条形码、二维条形码等。检测系统可以安装
在多种印码机上，也可以安装在其它生产线上。
机器视觉在印刷包装行业中的应用机器视觉在印刷包装行业中的应用2009-4-27
9
机器视觉在智能交通领域中
的应用
机器视觉在智能交通领域中的应用
智能交通系统(ITS)，是指将先进的信
息技术、数据通讯传输技术、电子控制技术
、计算机处理技术等应用于交通运输行业从
而形成的一种信息化、智能化、社会化的新
型运输系统。
机器视觉在智能交通领域中的应用
视频闯红灯车辆抓拍系统(俗称电子
警察）是以摄像机为拍摄部件，针对机动
车闯红灯违法行为进行图片取证的系统产
品。前端采用地感线圈感应和红灯信号触
发，并附带测速功能。抓拍图片存于本地
工控机，可通过有线/无线网络自动传输到
指挥中心。
机器视觉在智能交通领域中的应用
ÿ流动电子警察（车载或手持）（数字高清）
ÿ高速卡口（数字高清）
ÿ治安卡口（数字高清）
ÿ十字路口电子警察（主要是模拟相机）
机器视觉在智能交通领域中的应用机器视觉在智能交通领域中的应用2009-4-27
10
机器视觉在智能交通领域中的应用
n主要组成部分
ÿ摄像机（模拟、数字）
ÿ雷达或地感线圈
ÿ工控机
ÿ闪光灯
ÿ其他(显示器、供电、云台等）
机器视觉在智能交通领域中的应用
n连续采集模式
相机工作在连续采集模式，当雷达（地感线圈）
监测到违章车辆时，保存视频图像 (如果为夜间
，同时控制闪光灯闪光)。
n触发采集模式
相机工作在触发模式，当雷达（地感线圈）监测
到超速车辆时，使用软触发，摄像机进行抓拍。
（如果为夜间，同时控制闪光灯闪光）。
机器视觉在智能交通领域中的应用
n数字高清摄像机
ÿ大恒自产CCD系列：SV-1394，SV-Gige
ÿJAI：BB500GE
机器视觉在智能交通领域中的应用
机器视觉在智能交通领域中的应用
此电子警察系统采用JAI公司的
BB500GE相机。每个路口配有4只或8只
相机（根据车道的大小来定），并且配有
4个闪光灯（主要在晚上补光使用）。抓
拍车速适应范围：5km/h～150km/h。
机器视觉在智能交通领域中的应用
关于JAI BB500GE
ÿ500万像素的高分辨率，可以覆盖更多的车道及拍
摄非常清晰的图像，方便了后期图像处理；
ÿ具有自动曝光的功能，可以很好地适应室外多变
的环境。
ÿ工作温度-20℃—70℃，适应室外一年四季的气候
情况。
ÿ使用寿命长，经过试验测试，JAI相机可以正常工
作10年。
ÿJAI相机的芯片位置定位非常精准。如果更换相机
，则不需要再调整相机的安装角度。2009-4-27
11
机器视觉应用领域
ÿ 光学行业
ÿ 纸制品
ÿ 药物
ÿ 照相学和遥感
ÿ 印刷
ÿ 铁路运输
ÿ 监控
ÿ 航空宇航
ÿ 造船
ÿ 无线通信
ÿ 交通
ÿ 木材
ÿ 半导体
ÿ 汽车制造
ÿ 制陶业
ÿ 化学业
ÿ 电子部件及设备
ÿ 食品业
ÿ 玻璃业
ÿ 生命科学
ÿ 医学
ÿ 钢铁
ÿ 矿业
ÿ 等等

2009-4-27
1
—光源篇
机器视觉系统
中国大恒（集团）有限公司北京图像视觉技术分公司
主讲人：张勇
为什么要使用光源为什么要使用光源
• 目的
• 将被测物体与背景尽量明
显分别，获得高品质、高
对比度的图像
• 重要性
• 直接影响处理精度和速度，
甚至系统的成败，
错误图像
理想图像
手表玻璃表
面划痕检测
光源的种类光源的种类
• 理想的光源应该是明亮，均匀，稳定的
• 视觉系统使用的光源主要有三种
• 高频荧光灯
• 光纤卤素灯
•LED（发光二极管）光源
光源的种类光源的种类
• 高频荧光灯
• 使用寿命约1500－
3000小时
• 优点：扩散性好、适
合大面积均匀照射
• 缺点：响应速度慢，
亮度较暗
光源的种类光源的种类
• 光纤卤素灯
• 使用寿命约1000小时
• 优点：亮度高
• 缺点：响应速度慢，
几乎没有光亮度和色
温的变化
光源的种类光源的种类
• LED光源
• 使用寿命约10000－
30000小时
• 可以使用多个LED达
到高亮度，同时可组
合不同的形状
• 响应速度快，波长可
以根据用途选择2009-4-27
2
光源的对比光源的对比
高频荧光灯卤素灯LED光源
价格低高中
亮度低高中
稳定性低中高
闪光装置无无有
使用寿命中低高
光线均匀度高中低
多色光无无有
复杂设计低中高
温度影响中低高
LEDLED光源的优势光源的优势
• 可制成各种形状、尺寸及各种照射角度；
• 可根据需要制成各种颜色，并可以随时调节亮度；
• 通过散热装置，散热效果更好，光亮度更稳定；
• 使用寿命长（约3万小时，间断使用寿命更长）；
• 反应快捷，可在10微秒或更短的时间内达到最大亮度；
• 电源带有外触发，可以通过计算机控制，起动速度快，
可以用作频闪灯；
• 运行成本低、寿命长的LED，会在综合成本和性能方
面体现出更大的优势；
• 可根据客户的需要，进行特殊设计。
LEDLED光源的颜色光源的颜色
• 主要颜色
• 红色
• 蓝色
• 绿色
• 白色
• 其他颜色
• 橙色
• 红外
• 紫外
LEDLED光源的光谱光源的光谱
• 每一种类型
的LED都有
特别的光谱
•CCD摄像机
的灵敏度受
光谱的影响
光源对成像的影响光源对成像的影响
• 根据被测物的特征改变打光方式，可以突出被测物
光源对成像的影响光源对成像的影响
• 根据被测物的特征改变光源的颜色，可以得到对比鲜明的图像2009-4-27
3
光波的指向性光波的指向性
• 指向性
• 光的极化、
聚焦
• 一般来说，
在正面光
轴方向亮
度最大
• 随着与正
面光轴的
角度增大，
亮度也会
减弱
指向性对图像的影响指向性对图像的影响
LDR-70A-W
和
LDR-70A-N
的比较
照明技术的基础知识照明技术的基础知识
•光在真空中呈直线传播
•光的反射
• 入射角= 反射角
•光的折射 • 受到材质的影响
•光的透射 • 材质和厚度影响透射率
• 光的波长越长,对物质的透过力越强
•光的吸收 • 形成色差
照明技术的基础知识照明技术的基础知识
•照射光的种类
n直射光
• 主要来自于一个方向的光，可以在亮色和暗色阴影之间产生相
对高的对比度图像。
n漫射光（扩散光）
• 各种角度的光源混合在一起的光。日常的生活用光几乎都是扩
散光。
n偏光光
• 在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿某一个固定方向振动
的光。通常是利用偏光板（片）来防止特定方向的反射。
n平行光
• 照射角度一致的光。太阳光就是平行光。发光角度越窄的LED
直射光越接近平行光。
照明技术之一照明技术之一
•直射光和漫射光 (Regular light & Diffused light)
明亮、射角窄、会有光点
较暗、射角宽
无光点、光斑均匀
照明技术之一照明技术之一
•镜面反射和漫反射(Regular reflection& Diffused
reflection)
明亮
与照射距离无关
与角度有关
不反映照射物的颜色
较暗
与照射距离有关
与角度无关
反映照射物的颜色
表面光滑表面粗糙2009-4-27
4
照明技术之二照明技术之二
•明视野和暗视野 (Bright field & Dark field)
照明
反射光
(明视野)
透射光
(明视野)
照射平面
散乱光
(暗视野)
(暗视野)
照明技术之二照明技术之二
明视野：
用直射光来观察对象
物（散乱光呈黑色）
暗视野：
用散乱光来观察对象
物（散乱光呈白色）
FPQ-75          LWD 90mmFPQ-75          LWD 10mm
照明技术之二照明技术之二
暗视野照明
明视野照明
•案例一
塑料饮料瓶肩部OCR——条型照明(直接光)
照明技术之二照明技术之二
•案例二
硬币铸造
暗视野照明明视野照明
照明技术之三照明技术之三
•折射照明 (Refraction light)
• 光由一种介质(物质)斜射到另一种介质，传播方向
发生改变
• 当入射角满足一定的条件时，不会发生折射
照明技术之三照明技术之三
钻石棱角测定2009-4-27
5
照明技术之四照明技术之四
•透射照明 (Penetrating light)——背光的运用
• 透射照明，即使光线透射对象物，并观察其透射
光的照明手法
• 因材质和厚度不同，对光的透过特性(透明度)各异
• 光根据其波长之长短，对物质的穿透能力(穿透率)
各异
• 波长越长，对物质的
透过力越强。
• 波长越短，在物质表
面的扩散率(反射和透
射的比率)越大
扩散比率
颜色波长(nm)  扩散比率
红外 9500.23
红 6601.00
绿 5252.25
蓝 4703.89
紫外 37010.12
照明技术之四照明技术之四
•案例一
读取塑封带内的TSOP型号
使用红色照明(660nm) 使用蓝色照明(470nm)
照明技术之四照明技术之四
•案例二
印刷字检测 (LDL-42x15-BL)
照明技术之四照明技术之四
•案例三
药片包装 (LDL-TP-51x51)
照明技术之四照明技术之四
•案例四
电缆导线的破损检查
使用LFL-100平面背光使用LFV-70同轴光
照明技术之五照明技术之五
•颜色和补色
红
蓝
绿
黄
品红
青
白
光的三原色
•R – 红
•G – 绿
•B – 蓝
色彩的三原色
•C – 青
•M – 品红
•Y – 黄
R、C；G、M；B、Y互为补色2009-4-27
6
照明技术之五照明技术之五
照射物
白色光
(混合色)
蓝色
其它颜色
被吸收
•非发光物体的颜色
照明技术之五照明技术之五
•测试白光红光
蓝光绿光
照明技术之五照明技术之五照明技术之五照明技术之五
•案例一
树脂芯片的表面检测
使用绿光可以检测芯片和导线使用红光单独检测芯片
照明技术之五照明技术之五
•案例二
金属涂层的表面检测(铜导线上涂有银涂层)
使用蓝光可以检测图层使用红光可以检测基板
照明技术之五照明技术之五
•案例三
BGA焊点检测
使用蓝光可以单独提取焊接点
使用红光出现问题：
可以看到底部的导线2009-4-27
7
光源配件的应用光源配件的应用
•偏光器(Polarizer)
偏光镜片偏光板
两者结合，用来消除照明时产生的泛光
光源配件的应用光源配件的应用
•偏光器的工作原理
偏光板
偏光镜片
光源A
光源B
•偏光技术的应用
光源配件的应用光源配件的应用
未使用偏光器使用偏光器
•防外乱光滤镜(Shape-cut filter)
光源配件的应用光源配件的应用
R-64系列
V-44系列
•防外乱光滤镜的应用
金属工件的轮廓检测
光源配件的应用光源配件的应用
由于来自室内的光源产生了漫射
光，其他不需要的细节也进入了
摄像机
添加滤镜将漫射光滤掉，从而得
到对比度良好的对象轮廓
•光线控制薄膜(Light control film)
•排列着微细遮光线条的
塑料薄膜
•由微细遮光线条控制光
线的方向和指向性
•将散射光转化为类似平
行光
光源配件的应用光源配件的应用2009-4-27
8
光线控制薄膜
•光线控制薄膜的使用
光源配件的应用光源配件的应用光源配件的应用光源配件的应用
光源配件的应用光源配件的应用
同轴照明的发光
面有泛光现象
光线控制薄膜 – 光亮度分布数据
10mm 10mm
同轴照明：LFV-50ALFV-50A＋LC-薄膜
装上LC薄膜后
光量下降约40%，
但没有泛光现象
•光线控制薄膜的应用
螺钉的轮廓检测
光源配件的应用光源配件的应用
有光线控制薄膜无光线控制薄膜
•平行光学装置(Collimated-lighting)
光源配件的应用光源配件的应用光源配件的应用光源配件的应用
太阳灯泡
平行光散射光2009-4-27
9
•平行光的应用
纽扣电池表面的凹陷和划痕
光源配件的应用光源配件的应用
平行光同轴光
选择光源的前提选择光源的前提
• 摄像机的种类
• 摄像机的视野和工作距离
• 照明和被测物之间的距离
• 被测物的形状、材质、纹理和颜色等
• 被测物的运动速度
• 工作环境的温度、外乱光等

2009-4-27
1
—工业数字相机篇
机器视觉系统
主讲人：张勇
中国大恒（集团）有限公司北京图像视觉技术分公司工业摄像机分类
按输出图像信号格式划分
n模拟摄像机 ÿ PAL（黑白为CCIR）
ÿ NTSC（黑白为EIA）
n数字摄像机 ÿ IEEE1394
ÿ USB2.0
ÿ Camera Link
ÿ GigE
工业摄像机分类
按像素排列方式划分
n面阵摄像机
ÿ 黑白摄像机
ÿ Bayer彩色相机
ÿ 3CCD彩色相机（分光棱镜）
n线阵摄像机 ÿ 黑白摄像机
ÿ 3Line彩色摄像机
ÿ 3CCD彩色摄像机（分光棱镜）
工业摄像机靶面尺寸和分辨率
靶面尺寸 1’2/3’1/1.8’1/2’1/3’1/4’
宽x高(mm) 12.8x9.68.8x6.67.18x5.326.4x4.84.8x3.63.6x2.7
VGASVGAXGASXGAUXGA
分辨率 659x494782x5821034x7791392x10401628x1236
工业摄像机芯片分类
按芯片类型划分：按芯片类型划分：
•• CCDCCD摄像机摄像机
•• CMOSCMOS摄像机摄像机
CCD Sensor—全帧转移
Output
(Amplifier)
Serial readout register
ÿ 优点：填充因子(fill
factor)可以达到非常高，
甚至达到100%。这样
Sensor灵敏度非常大。
ÿ 缺点：由于传输和读出
使用的时钟相同，因此
Sensor上面的部分曝光
时间比下面的长，这会
造成Smear现象。为了解
决这个问题，必须使用
机械快门或闪光灯。2009-4-27
2
CCD Sensor—帧传输
ÿ优点：在曝光时间较长的
情况下，Smear现象比Full
Frame Array Sensor小很多
ÿ缺点：由于需要两个
Sensor，因此成本非常高
Light sensitive
CCD-sensor
Shielded
memory area
Readout register
...............................
CCD Sensor—行转移
ÿ转移时间约为1us，因此完全不
存在Smear现象。
ÿ优点：由于转移时间非常短，
因此不需要使用机械快门或闪光
灯
ÿ缺点：由于屏蔽区占用了
Sensor的部分面积，因此使得此
种传感器填充因子只能在
20%~70%
ÿ添加微镜头可以增加填充因子
Horizontal shift registers
vertical shift register
Shielded
(Photo diodes)
Sensor elements
Output
(Amplifier)
电子快门和微透镜
ÿOverflow Drain主
要用来消除CCD
Sensor的Blooming现
象，它也被用来实现
电子快门
ÿ通过Micro Lenses
可以将传感器的填充
因子提高。
CMOS Sensor
CCD  vs  CMOS
CCDCMOS
优1.图像质量高
2.灵敏度高
3.对比度高
1.体积小
2.片上数字化
3.很多片上处理功能
4.低功耗
5.没有Blooming现象
6.直接访问单个像素
7.高动态范围（120dB）
8.帧率可以更高
劣1.Blooming
2.不能直接访问每个像
素
3.没有片上处理功能
1.一致性较差
2.光灵敏度差
3.噪声大
隔行扫描和逐行扫描
隔行扫描逐行扫描2009-4-27
3
行曝光和帧曝光
行曝光帧曝光
彩色摄像机－Bayer彩色相机
彩色摄像机－3Lines相机彩色摄像机－3CCD相机
工业数字摄像机主要接口类型
ÿUsb2.0
ÿIEEE 1394
ÿCameraLink
ÿGigE
USB接口
标准发布日期传输速率应用
Usb1.01996年1.5MbpsNO
Usb1.11998年12MbpsUsb鼠标、键盘、家用扫描
仪、一些网络摄像机等
Usb2.0
High-
speed
2000年480Mbps80％的带宽用于图像传输，
约38MB
Usb3.0
Super-
peed
2008.084.8GbpsNO2009-4-27
4
USB接口特点
ÿUSB2.0带宽：480 Mbit/s
ÿ支持热插拔
ÿ使用便捷
ÿ相机可通过USB线缆供电
USB总线传输方式
ÿ 等时(isochronous)传输方式。提供了确定的带宽和间隔时
间，在传送数据发生错误时，USB并不处理这些错误，而是
继续传送新的数据；
ÿ 中断(interrupt)传输方式。传输数据量小，以达到实时效
果；
ÿ 控制(control)传输方式。双向传输，数据量也比较小；
ÿ 批(bulk)传输方式。该方式用来传输要求正确无误的数据；
在这4种数据传输方式中，除等时传输方式外，其他3种方式
在数据传输发生错误时，都会试图重新发送数据以保证其准
确性。
USB传输距离
USB2.0，单根5m，加中继可达30m
USB接口的局限性
ÿ没有标准协议
ÿ主从(Master-salve)结构，CPU占用率高
ÿ带宽没有保证
USB线 IEEE1394－FireWire接口
标准发布日期传输速率特点及应用
1394aIEEE 1394 -
1995
IEEE 1394 -
2000
400Mbps主要应用于视频传输领域；
传输距离4.5m，单根线缆最长
可达到17.5m，加中继可达70m，
光纤传输则可达100m
有标准DCAM协议, CPU占用低 1394bIEEE 1394 -
2002
800Mbps
1394cIEEE 1394 -
2006
IEEE 1394 -
2008
800Mbps
3.2Gbps2009-4-27
5
ÿ 带宽：400 Mbit/s（1394a），800 Mbit/s（1394b）
ÿ 支持热插拔
ÿ 点对点的通讯方式
ÿ 支持DMA，不占CPU
ÿ 有保证的带宽，确保万无一失的数据传输
ÿ 可通过1394总线供电
IEEE1394特点 IEEE1394总线特征
ÿ1394总线的“心跳”周期是125 μs (8 kHz)；
ÿ包长：1394总线每125 μs 发送的同步数据包
尺寸。
IEEE1394总线特征 IEEE1394总线特征
IEEE1394传输距离
ÿ 1394a，单根4.5m(S400)，加中继可达70m。高
质量的线缆可达17.5m(S400)(AVT)，如果调整到
S100或S200，则传输距离可达25m，甚至更长；
ÿ 1394b,单根10m(S800)；转网络传输，用Cat5线
可达到100m(S100)，使用Cat6线，在S400情况下可
达60m；转光纤传输，可达500m(S400/S800)；直接
光纤传输100m(S800)(AVT Pike和Stingray系列)
DCAM/IIDC规范
规范定义了未经压缩的视频数据在1394总线中的传输方式。
ÿ在摄像机寄存器层定义了大量的地址。
ÿ定义了多种固定的视频格式和外部信号的动作。
ÿ允许摄像机生产商自行定义摄像机的“高级特性”2009-4-27
6
1394线缆 CameraLink
ÿ是由AIA协会推出的数字图像信号通讯接口协议，
是一种串行通讯协议；
ÿ采用LVDS接口标准，该标准速度快、抗干扰能力
强、功耗低；
ÿ是在NSM（National Semiconductor 美国国家半
导体制造商）的接口协议Channel Link基础上发
展而来的；
ÿ协议使用MDR-26针连接器。
Channel Link
ÿCameralink使用28位Channel Link芯片；
ÿ4个数据流、1个时钟信号，通过5组LVDS
线对传输；
ÿ传输24位图像数据和４位同步视频信号，
包括：Frame Valid、Line Valid 、Data
Valid、Spare。
Channel Link
CameraLink架构
ÿBase Configuration
ÿMedium Configuration
ÿFull Configuration
Base Configuration
ÿ 数据量2.04 Gbit/s (255 MB/s)
ÿ Channel Link芯片数:1 ；线缆数量：1
ÿ 5个LVDS线对传输串行视频数据（24bits数据及４位视
频同步信号，分别是：FVAL(帧有效)、LVAL（行有效）
、DVAL（数据有效）、Spare（保留））一组同步信号
ÿ 传送4个LVDS线对控制信号（cc1～cc4）
ÿ 2个LVDS线对串口信号与相机通讯
CameraLink架构2009-4-27
7
CameraLink架构
Medium Configuration
ÿ数据量4.08 Gbit/s (510 MB/s)
ÿChannel Link芯片数：2 ；线缆数量：2
ÿ在Base的基础上提供了额外的24bits数据通道
，用于传递图像数据，达到48bits
CameraLink架构
Full Configuration
ÿ数据量5.44Gbit/s (680 MB/s)
ÿChannel Link芯片数：3 ；线缆数量：2
ÿ在Medium基础上提供额外的16bit数据带宽，达
到64bits
CameraLink架构 CameraLink线缆
连接简单
ÿ线缆紧凑简单（用5个线对可传28bits数据）
高带宽
ÿBase:250MB/s;Medium:510MB/s;Full:680MB/s
CameraLink优点 GigE Vision
ÿ由AIA（Automated Imaging Association）创建并
推广
ÿ适于工业成像应用，通过网络传输无压缩视频信号
ÿ第一个使用价格低廉线缆长距离传输图像的标准
ÿ 即使是不同厂家的硬件和软件，只要符合GigE
Vision标准，也可以实现无缝的千兆网连接2009-4-27
8
GigE Vision的特点
ÿ 高带宽（1000Mbps)，有效带宽100MB/s
ÿ 单根网线传输100米的距离
ÿ 标准的Gigabit Ethernet硬件允许单个/多个相机连接到
一台/多台电脑
ÿ 价格低廉的线缆（CAT5e 或者CAT6e）和标准的连接
器，可以很容易进行集成，而且集成费用很低
ÿ 具备较高的可升级性，可适应网络带宽的增长。由于
10GigE变成主流，GigE Vision将会成为工业中最快的
连接；
GigE Vision
Standard for Machine Vision !
Filter driver
Windows Standard GigE
TCP/IPUDP
连接面向连接非面向连接
对系统资源的要求较多少
传输模式流模式数据报模式
数据的正确性保证数据的正确性UDP可能丢包
数据顺序保证数据顺序UDP不保证
GigE Vision是基于UDP协议的
GigE Vision GigE Vision
Cam PC
1
2
3
4
5
GigE Vision
Cam PC
1
2
3
4
5
6
GigE Vision2009-4-27
9
GigE Vision
uu Screw lock is located in the both side of RJScrew lock is located in the both side of RJ--45 Connector. For Machine 45 Connector. For Machine
vision.vision.
uu Standard CAT5 or CAT6 cable can be connected.Standard CAT5 or CAT6 cable can be connected.
数字相机常用接口比较
CameraLinkUsb2.01394a1394bGigE
速度Base: 255MB/s
Full: 680MB/s
38MB/s32MB/s64MB/s100MB/s
距离10m5m4.5m10m100m
优势1.带宽高
2.有带预处理功
能的采集设备
3.抗干扰能力强
1.易用
2.价格低
3.多相机
1.易用，价格低，
多相机
2.传输距离远，实
际线缆可达到17.5m ，
光纤传输可达100m
3.有标准DCAM协议
4.CPU占用最低
1.易用，价格低，多
相机
2.传输距离远，线缆
价格低
3.标准GigEVision
协议
缺点1.价格高
2.线中不带供电
1.无标准协
议
2.CPU占用
高
1.长距离传输线缆
价格稍贵
1.CPU占用稍高
2.对主机配置要求高
3.有时存在丢包现象

深圳市科视创科技有限公司
深圳市科视创科技有限公司 TEL：0755-36897097  FAX：0755-81758313  E-mail: costrong@yeah.net  http://www.csn-tech.com
QQ：52141739

图像与机器视觉之镜头篇
镜头的基本功能就是实现光束变换（调制），在机器视觉系统中，镜头的主要作用是将目标成像在图像传感器
的光敏面上。镜头的质量直接影响到机器视觉系统的整体性能，合理地选择和安装镜头，是机器视觉系统设计的
重要环节。
一、镜头的基本构成
  常见的以成像为目的的镜头，可以分为透镜组合光阑两部分。
1.  透镜
单个透镜是进行光束变换的基本单元。
常见的有凸透镜和凹透镜两种，凸透镜对光线具有会聚作用，也称为会聚透镜或正透镜；凹透镜对光线具有发散
作用，也称为发散透镜或负透镜。镜头设计中常常将这两类镜头结合使用，校正各种像差和失真，以达到满意的
成像效果。
2.  光阑
光阑的作用就是约束进入镜头的光束部分。使有益的光束进入镜头成像，而有害的光束不能进入镜头。根据
光阑设置的目的不同，光阑又进一步细分为以下几种：
z  孔径光阑：它决定了进入镜头的成像光束的多寡（口径）。从而决定了镜头成像面的亮度，是镜头的关键
部件之一。通常讲的“调节光圈” ，就是调节孔径光阑的口径，从而改变成像面的亮度。
z  视场光阑：它限制、约束着镜头的成像范围。镜头的成像范围可能受一系列物理的边框、边界约束，因
此实际镜头大多存在多个视场光阑。例如，每个单透镜的边框都能限制斜入射的光束，因此它们都可以
算作视场光阑；CCD、CMOS 或者其它感光器件的物理边界也限制了有效成像的范围，因此这些边界也
是视场光阑。
z  消杂光光阑：  为限制杂散光到达像面而设置的光阑。镜头成像的过程中，除了正常的成像光束能到达像
面外，仍有一部分非成像光束也到达像面，它们被统称为杂散光。杂散光对成像来说是非常有害的，相
对于成像光束它们就是干扰、噪声，它们的存在降低了成像面的对比度，降低了系统的传函。为了减少
杂散光的影响，可以在设计过程中设置光阑来吸收阻挡杂散光到达像面，为此目的而引入的光阑都称为
消杂光光阑。
一般地可以这样理解，透镜和光阑都是镜头的重要光学功能单元，透镜侧重于光束的变换（例如实现一定的
组合焦距、减少像差等），光阑侧重于光束的取舍约束。
二、镜头主要参数
1.  焦距
焦距（f”）:概念上讲，无限远目标的轴上共轭点是镜头的（像方）焦点，而此焦点到（像方）主面的距
离称为焦距。焦距描述了镜头的基本成像规律：在不同物距上，目标的成像位置和成像大小由焦距决定。
2.  光圈&相对孔径
光圈和相对孔径是两个相关概念，相对孔径（通常用 D/f’表示）是镜头入瞳直径与焦距的比值；而光圈
（通常用 F表示）是相对孔径的倒数。
3.  视场&视场角
视场和视场角是相似概念，它们都是用来衡量镜头成像范围的。在远距离成像中，例如望远镜、航拍镜
头等场合，镜头的成像范围常用视场角来衡量，用成像最大范围构成的张角表示（2ω）。
   在近距离成像中，常用实际物面的幅面表示（V+H）成像范围，也称为镜头的视场。
这两个概念的使用没有绝对的接线，视使用方便而定。
4.  工作距离
镜头与目标之间的距离称为镜头的工作距离。需要注意的是，一个实际镜头并不是对任何物距下的目标深圳市科视创科技有限公司
深圳市科视创科技有限公司 TEL：0755-36897097  FAX：0755-81758313  E-mail: costrong@yeah.net  http://www.csn-tech.com
QQ：52141739

都能做到清晰成像（即使调焦也做不到）所以它允许的工作距离是一个有限范围。
5.  像面尺寸
一个镜头能清晰成像的范围是有限的，像面尺寸指它能支持的最大清晰成像范围（通常用其直径表示）。
超过这个范围成像模糊，对比度降低。所以在给镜头选配 CCD时，可以遵循“大的兼容小的”原则进行。就
是镜头的像面尺寸大于（或等于）CCD尺寸。
6.  像质（MTF、畸变）
像质就是指镜头的成像质量，用于评价一个镜头的成像优劣。传函（调制传递函数的简称，用 MTF表示）
和畸变就是用于评价像质的两个重要参数。
MTF:在成像过程中的对比度衰减因子。实际镜头成像，得到的像与实物相对，成像出现“模糊化” ，对比
度下降，通常用 MTF来衡量成像优劣。
畸变：理想成像中，无相应该是完全相似的，就是成像没有带来局部变形，如下图 1。但是实际成像中，往
往有所变形，如图 2、图 3。畸变的产生源于镜头的光学结构、成像特性使然。畸变可以看做是像面上不同局
部的放大率不一致引起的，是一种放大率像差。
7. 工作波长与透过率
   镜头是成像的器件，它的工作对象就是电磁波。一个世纪的镜头在设计制造出来以后，都只能对一定波
长范围内的电磁波进行成像工作，这个波长范围通常称为工作波长。例如常见镜头工作在科技那光波段
（360nm-780nm），除此之外还有紫外或红外镜头等。
   镜头的透过率是与工作波长相关的一项指标，用于衡量镜头对光线的透过能力。为了使更多光线到达像
面，镜头中使用的透镜一般都是镀膜的，因此镀膜工艺、材料总的厚度和材料对光的吸收特性共同决定了镜
头总的透过率。
8.  景深
在不做任何调节的情况下，在物方空间内，可接受的能清晰成像的空间范围。超出景深范围的目标，
成像模糊，已不能接受。
9.  接口
镜头需要与相机进行配合才能使用，它们两者之间的连接方式通常称为接口。
为提高各生产厂家镜头之间的通用性好规范性，业内形成了数种常用的固定接口，例如 C 口、CS 口、F
口等。
三、相关技术
1.  调焦
对于镜头来讲，不同物距上的目标成像的像距是不同的。对于需要观察的目标，它的成像面不一定
与相机感光面重合，为了得到清晰像，就需要调整成像面的位置使之与感光面重合，这个过程就是调焦。
z  整组移动
   这种调焦方式，就是调节过程中整个镜头一起前后移动，带动像面随之移动，在像面与相机感光面重合时，
成像最清晰。这种整体调焦方式，不改变镜头的光学结构，镜头焦距没有变化。
z  单组移动
图 1：原图无畸变  图 2：桶形畸变  图 1：枕形畸变深圳市科视创科技有限公司
深圳市科视创科技有限公司 TEL：0755-36897097  FAX：0755-81758313  E-mail: costrong@yeah.net  http://www.csn-tech.com
QQ：52141739

   还有一种调焦方式，就是调节镜头中的某一组透镜，使它想杜宇其他透镜前后移动，也能带动像面平移，最
终使像面与感光面重合，达到成像清晰。这种调焦方式，改变了镜头的光学结构，镜头焦距有所变化（一般不大）。
   例如，前面的透镜组对无穷远的目标成像在 Image 面上（也是 CCD 感光面位置），后工作距离 L’,现在要对
近处目标成像，像面位置在 Image‘，为了成像清晰需要调焦。
   一种办法就是整个透镜组一起相对 CCD 往前移动，使后工作距离扩大到 L“，CCD 感光面与像面重合，成
像清晰。这种办法就是整组移动式调焦。如下图所示。

  还有一种调焦办法：只移动透镜组中的某一（或几个一起）单透镜，也能达到调焦的目的，如下图所示。
将第四透镜从位置 A 向前移动到 A‘，对近距离的目标来说，成像面也回到与 CCD 重合的位置，使成像清晰。
这种调焦方式就称为单组移动式调焦。

2.  变焦
所谓变焦，指的是镜头本身可以通过调节，使焦距有较大的变化范围（通常用焦距变化的倍数来衡量，
例如 4 倍变焦指最大焦距是最小焦距的 4 倍）。这种镜头使用中，可以通过变焦，改变成像放大倍率（在
“大场景“和”局部特写“之间随意转换），适应性强，使用范围很广。
变焦的实现方式：变焦过程中，通过光学系统中的两组（或更多）透镜相对移动，改变整个系统（镜
头）的组合焦距，且同时保证像面位置不动，使图像放大倍率改变而且成像始终清晰。
它与单组移动式调焦不同的，单组移动式调焦意在改变成像面的位置（虽然也会引起镜头焦距的微小
改变）；而变焦意在改变镜头的焦距（一般都是数倍的改变），它要求稳定像面不动。
3.  自动光圈
      调节镜头的光圈，实质上是改变了孔径光阑的孔径大小，从而改变了进光量，达到成像面亮度调节的
目的。
IMAGE
IMAGE‘
L‘
L’’
STOP
STOP
A  A’
IMAGE(IMAGE) 深圳市科视创科技有限公司
深圳市科视创科技有限公司 TEL：0755-36897097  FAX：0755-81758313  E-mail: costrong@yeah.net  http://www.csn-tech.com
QQ：52141739

      这个过程，可以手动完成，也可以通过电机驱动来完成，后一种实现方式就是自动光圈调节。
4.  远心（焦阑）镜头
      远心光路，一般地，可以分为物方远心光路和像方远心光路两种

孔径光阑位于镜头像方焦面上（ “焦阑“因此得名），入瞳位于物方无限远处，这样的光路称为物方远心
光路。这种光路的特点：物方入射主光线（红色表示）与光轴平行。

孔径光阑位于物方焦面上，出瞳位于像方无限远处，这样的光路称为像方远心光路。这种光路的特点是：
像方出射主光线（红色表示）与光轴平行。
这两种光路本质上是相通的，是同一种光路（焦阑）的正向和反向应用。它们较多的出现在测量仪器中，
结合实际的应用会表现出格子的特点，需要加以注意。物方远心光路的成像特点是：像的大小对物距不敏感，
但是对像距很敏感；而像方远心光路的成像特点是，像的大小对物距很敏感，但是对像距不敏感。
采用这两种远心光路设计制作的镜头，分别称作物方或者像方远心镜头。
四、镜头的分类
镜头的种类繁多，已经发展成了一个庞大的体系，以适应各种场合条件下的应用。对镜头的划分也可以从不
同的角度来进行：
z  按照工作波长分为：X-ray、紫外、可见光、近红外、红外
z  按照变焦与否分为：定焦镜头、变焦镜头
z  按照工作距离分为：望远物镜（物距很大）、普通摄影镜头（物距适中）、显微镜头（物距很小）
z  其他类别：
¾  线阵镜头：配合线阵相机使用的镜头。采用扫描式的工作方式，需要镜头与目标相对运动，每
次曝光成像一条线，多次曝光组成一幅图像。线阵扫描成像的特点：CCD线阵方向的图像分辨
率固定，而在目标的运动方向上，空间采样频率与运动的相对速度有关。
   从成像的角度讲，线阵镜头和其他类型的镜头并没有本质是差异。只是对镜头的使用方式不同而已。
¾  显微镜头：为了看清目标的细节特征，显微镜头一般使用在高分辨率的场合。它们基本的特点
是工作距离短，放大倍率高，视场小。深圳市科视创科技有限公司
深圳市科视创科技有限公司 TEL：0755-36897097  FAX：0755-81758313  E-mail: costrong@yeah.net  http://www.csn-tech.com
QQ：52141739

五、如何选择镜头
镜头是工业视觉系统的一个重要组成部分正确地选择镜头是视觉系统设计的很重要的一环。这里给大家提供
镜头选择的一个基本思路。
1.  工作波长、变焦与定焦
   视觉系统通常使用环境是在可见光范围内，这样的镜头是我们最常用的，也有一些系统比较特殊，使用
环境是在紫外或者红外波段，需要选用专门的紫外或者红外镜头。
   大多数视觉系统的工作距离和放大倍数是不变的，因此镜头焦距也是固定的，但部分系统需要再工作距
离变化后保持放大倍数稳定，或者在工作距离不变的情况下获得不同的放大倍数，这样我们需要选用变焦镜
头。
2.  远心镜头与标准工业镜头
   对于精密测量的系统，需要选用远心镜头，它的特点是：物体在景深范围内移动，光学放大倍数不变，
这就避免了测试过程中工作距离的轻微改变导致系统放大倍数的变化，保证了系统规定测量精度。对于一般
的工业测量、缺陷检测或者定位等，对物体成像的放大倍率没有严格要求，只要选用畸变小的镜头，就可以
满足要求。
3.  靶面大小与分辨率
   镜头成像面大小必须大于与之配套的 CCD相机的靶面，这样 CCD相机的芯片才能得到充分的利用。
   镜头的选择要考虑其分辨率要与相机的像元大小等匹配，这样设计的系统能充分利用 CCD相机的分辨
精度，还能使系统的经济性达到最佳。
4.  视场角与焦距
   通过系统要求的视场角可以找到对应焦距的镜头，而通过系统提供的分辨率和相机的像元等参数，可
以利用基本的几何光学原理计算出合适的系统焦距。
   下面来看一个实际的镜头选型的例子：为视觉检测系统选择镜头，已知条件是：相机靶面为 2/3”，像元
尺寸为 6.45um x6.45um  ，C-mount，工作距离大于 200mm，系统分辨率为 0.05mm，  光源采用白色 LED光
源。
   第一：因为采用白色光源，所以肯定是普通的可见光镜头；
   第二：工作距离不变，分辨率固定，可以知道镜头是定焦镜头；
   第三：相机的 Nyquist 频率为：1000/(2x6.45)=77.5，所选用的镜头分辨率应该不小于 77.5lp/mm，这样才
能保证系统分辨率最佳；
   第四：工作焦距计算：镜头放大倍数为 M=6.45/(0.05X1000)=0.13，焦距=工作距离*放大倍数/（放大倍数
+1）=23mm，选择 25mm焦距的镜头；
   第五：根据以上说明，我们选择的镜头是：2/3”， C-mount，焦距为 25mm，分辨率在 80-100lp/mm的工
业镜头

六、镜头选型手册

z  捕捉住兆像素照相机的全部分辨率
z  低畸变率
z  为焦点和光圈锁定调节螺钉
z  在整个屏幕范围内都具有高对比度和清晰度
z  设计紧凑
z  标准C接口深圳市科视创科技有限公司
深圳市科视创科技有限公司 TEL：0755-36897097  FAX：0755-81758313  E-mail: costrong@yeah.net  http://www.csn-tech.com
QQ：52141739

类型  型号  焦距(mm) 光圈  工作距离(mm)  支持CCD尺寸
LM5 5 F1.4-F1.6C  100~∞  1/2”
LM8 8 F1.4-F1.6C  100~∞  2/3”
LM12 12 F1.4-F1.6C  150~∞  2/3”
LM16 16 F1.4-F1.6C  300~∞  2/3”
LM25 25 F1.4-F1.6C  300~∞  2/3”
LM50 50 F1.8-F1.6C  500~∞  2/3”
LM35 35 F1.4  300~∞  2/3”
LM75 75 F2.8  300~∞  2/3”
CCTV
LM55 55 F2.8-32C  140~∞  2/3”

类型  型号  倍率  工作距离（mm）实效F  NA
VST15-40A/C 1.5x 39.54 10.7 0.07
VST20-40A/C 2x 40 14.2 0.07
VST30-40A/C 3x 38.1 21.4 0.07
VST40-40A/C 4x 40 28.5 0.07
VST60-40A/C 6x 39.5 42.8 0.07
远心镜头-短工作距离
VST80-40A/C 8x 39.3 57.1 0.07
VST08-220C 0.8x 232.6 10 0.04
VST10-220C 1x 220 10 0.05
VST20-220C 2x 220 20 0.05
VST40-220C 4x 222.5 29.4 0.068
VST60-220C 6x 221.3 44.1 0.068
VST80-220C 8x 220.8 58.8 0.068
远心镜头-超长工作距离
VST10-220C 10x 218.4 73.5 0.068

VS-TC  系列定倍远心镜头:  Macro镜头的物体侧是远
心镜头光学设计，全部是对应机械成像的固定倍率，固
定光圈型号深圳市科视创科技有限公司
深圳市科视创科技有限公司 TEL：0755-36897097  FAX：0755-81758313  E-mail: costrong@yeah.net  http://www.csn-tech.com
QQ：52141739

镜头类型  型号  光学倍率  工作距离(mm) 解析力  景深  畸变
CSLX-150C X=1.0/1.2/ 1.5/2.0150±4 15.0 0.9/0.7/0.5/0.4  ≤0.1%
CSL10-250A 1.0 250±6 18.0 1.6  ≤0.1%  长工作距镜头
CSL10-350A 1.0 350±10 22.0 2.5  ≤0.1%
CLL05-55A/C 0.5 55 8.0 1.88  ≤0.05%
CLL10-60A 1.0 60 8.0 1.72  ≤0.05%
CLL20-55C 2.0 55 8.0 0.85  ≤0.05%
CLL10-150A/C 1.0 150 15.3 1.2  ≤0.05%
CLL125-150A/C 1.25 150 15.3 1.0  ≤0.05%
CLLX150A/C X=5/2.0 150 15.3 0.95/0.6  ≤0.05%
大口径镜头
CLL10-250A/C 1.0 250 22.0 0.43  ≤0.05%
CSL03-260A 0.3 260±5 25.0 4.5  ≤0.5%
CSL03-180A 0.3 180±4 16.5 4.3  ≤0.5%
CSL05-260A 0.5 260±5 25.0 3.2  ≤0.3%
CSL05-130A 0.5 130±3 12.2 2.8  ≤0.4%
CSL08-200A 0.8 200±4 17.8 2.1  ≤0.3%
CSL08-105A 0.8 105±3 9.5 1.7  ≤0.3%
CSL10-180A 1.0 180±4 17.8 1.5  ≤0.2%
低倍率镜头
CSL10-090A 1.0 90±2 8.8 1.1  ≤0.2%
CSN05-150A 0.3-0.7 120-180 12.0 2.8  ≤0.05%
CSN10-130A 0.8-1.2 110-150 10.0 1.2  ≤0.05%  可调焦镜头
CSN20-110A 1.5-2.5 90-120 9.0 0.5  ≤0.05%
CSL08-65A 0.8 1.78  ≤0.1%
CSL10-65A/C 1.0 1.32  ≤0.1%
CSL15-65A/C 1.5 0.52  ≤0.1%
CSL20-65A/C 2.0 0.32  ≤0.1%
CSL30-65A/C 3.0 0.21  ≤0.1%
工作距65mm
带同轴光镜头
CSL40-65A/C 4.0
65

7.6

0.17  ≤0.1%
CSL08-110A 0.8 1.88  ≤0.1%
CSL10-110A/C 1.0 1.51  ≤0.1%
CSL15-110A/C 1.5 0.93  ≤0.1%
CSL20-110A/C 2.0 0.65  ≤0.1%
CSL30-110A/C 3.0 0.41  ≤0.1%
工作距110mm
带同轴光镜头
CSL40-110A/C 4.0
110

8.5

0.20  ≤0.1%
z  标准定倍镜头、变倍镜头
z  可调焦镜头
z 定位专用镜头深圳市科视创科技有限公司
深圳市科视创科技有限公司 TEL：0755-36897097  FAX：0755-81758313  E-mail: costrong@yeah.net  http://www.csn-tech.com
QQ：52141739

类型  型号  光学倍率工作距离
(mm)
景深
(mm)
远心度分辨率 TV失真  支持CCD
YL0.3-90A/C 0.3x 90 17 0.1 36.7um 0.2% 1/2”
YL0.5-110A/C 0.5x 7 0.1 25.4um 0.2% 1/2”
YL0.8-110A/C 0.8x 2.7  0.02 13.75um 0.01% 2/3”
YL1-110A/C 1x 2.2 0.02 13.75um 0.03% 2/3”
YL2-110A/C 2x 0.5 0.1 8um 0.02% 1/2”
YL3-110A/C 3x 0.37 0.1 6.8um 0.02% 1/2”
YL4-110A/C 4x 0.26 0.02 6.5um 0.01% 2/3”
工作距离
110mm
YL6-110A/C 6x
110
0.18 0.02 6.5um 0.01% 2/3”
YL0.8-65A/C 0.8x 2 0.02 11um 0.005% 2/3”
YL1-65A/C 1x 1.8 0.025 10um 0.006% 2/3”
YL1.5-65A/C 1.5x 0.65 0.06 7.5um 0.05% 1/2”
YL2-65A/C 2x 0.58 0.02 5.5um 0.02% 1/2”
YL3-65A/C 3x 0.3 0.02 5.2um 0.006% 1/2”
YL4-65A/C 4x 0.2 0.02 4.2um 0.015% 2/3”
YL6-65A/C 6x 0.12 0.02 4um 0.013% 2/3”
工作距离
65mm
YL8-65A/C 8x
65
0.09 0.02 4.2um 0.015% 2/3”
YL0.25-380C 0.25\x 380 20 0.1 33um 0.2% 1/2”
YL1-150A/C 1x 150 2.2 <0.1 13.75um <0.14% 1/2”
YL2-150A/C 2x 150 0.9 NA(0.9)12.7um <0.04% 2/3”
YL1-250A/C 1x 250 2.1 <0.1 14.3um <0.04% 1/3”
YL2-300A/C 2x 300 2.4 <0.1 15um <0.04% 1/3”
长工作距离
YL1-420A/C 1x 400 2.6 <0.1 18.3um <0.04% 1/3”
MYL0.8-65A/C 0.8x 1.66 0.06 8.25um <0.09%
MYL1-65A/C 1x 1.15 0.06 7.3um <.002%
MYL0.5-65A/C 0.5x
65
2.6 0.06 8.2um <0.02%
MYL0.8-110A/C 0.8x 1.7 0.02 8.25um <0.01%
MYL1-110A/C 1x 1.2 0.02 7.3um <0.03%
MYL0.4-110A/C 0.4x 5.3 0.03 13.2um 0.026%
MYL0.3-110A/C 0.3x 8.6 0.03 16.5um <0.02%
远心镜头-百
万像素
MYL0.18-110A/C 0.18x
110
21.5 0.1 27.3um <0.007%
2/3”

z  全部采用物方远心设计
z  支持2/3英寸CCD,部分支持到1/2英寸
z  支持80万像素或以下的CCD
z  高景深设计
z  标准C接口

欢迎光临工控编程吧 (https://www.gkbc8.com/)