远心镜头技术及选型
一种远心镜头的标定方法及精度研究
一种远心镜头的标定方法及精度研究
一、远心镜头简介
远心镜头是一种特殊类型的光学镜头，具有成像清晰、像差较小等特点。
在工业测量、机器视觉等领域具有广泛的应用。
远心镜头的标定和精度研究对于提高测量准确性和应用效果具有重要意义。
二、远心镜头的标定方法
1.标定原理
远心镜头的标定是基于成像几何模型进行的。
通过对镜头成像过程中的物距、像距、像高等进行测量，结合成像模型，求解出镜头的成像参数，从而实现标定。
2.标定步骤
（1）准备标定物体和标定模板。
（2）调整远心镜头，使标定物体成像在摄像机传感器上。
（3）采集多幅不同位置的标定图像。
（4）基于成像几何模型，利用标定图像求解镜头参数。
（5）迭代优化求解过程，得到精确的标定结果。
3.标定数据处理与分析
对采集到的标定图像进行处理，计算物距、像距、像高等信息。
结合成像模型，求解出镜头的成像参数。
对求解结果进行误差分析，评估标定的准确性。
三、远心镜头的精度研究
1.精度评价指标
评价远心镜头的精度，主要考虑以下指标：成像清晰度、像差、测量误差等。
2.实验数据分析
通过对标定后的远心镜头进行实际测量，收集数据并分析，评估镜头的精度性能。
3.精度优化方法探讨
（1）优化标定过程，提高标定数据的准确性。
（2）调整镜头参数，降低像差和成像畸变。
（3）采用更先进的图像处理算法，提高测量精度。
四、结论与展望
本文对远心镜头的标定方法及精度进行了研究。
通过对标定原理和步骤的详细阐述，为实际应用中提高远心镜头的精度提供了理论依据。
远心镜头如何进行参数选型
远心镜头如何进行参数选型远心镜头是一种用于工业视觉领域的光学镜头，广泛应用于机器视觉、自动化检测等领域。
在选择远心镜头时，需要考虑许多参数，包括工作距离、视场角、焦距等。
本文将详细介绍远心镜头参数的意义和选择方法。
工作距离远心镜头的工作距离，也叫作工作距，指的是从镜头到被测物体的最短距离。
不同的远心镜头工作距离不同，通常在100mm至300mm之间。
选择工作距离需要考虑被测物体的大小和工作场景的环境。
如果被测物体较小，比如小于50mm，那么工作距应该选择较小的镜头，以保证能够清晰地观察被测物体。
如果被测物体较大，那么就需要选择较大的工作距离的镜头。
此外，工作场景的环境也应该考虑，如果环境狭小，需要选择较短的工作距离镜头。
视场角视场角是指镜头所能捕获到的场景大小，通常用度数来表示。
例如，30mm镜头的视场角能够捕获到400mm×300mm的场景。
视场角与焦距有关，焦距越大，视场角越小，焦距越小，视场角越大。
在选择视场角时需要考虑被测物体的大小和工作场景，如果被测物体较小，则需要选择较小的视场角，以便捕获到被测物体的全部内容。
如果被测物体较大，则需要选择较大的视场角，以便在一定距离内捕获到其全部内容。
此外，还需要考虑工作场景是否需要全景视野，如果需要，则需要选择大视场角的远心镜头。
焦距远心镜头的焦距是指镜头的焦点到像面的距离。
焦距越大，放大率越小，视场角越小。
焦距和工作距离有关，通常，大工作距离的远心镜头焦距也会相对较大。
在选择焦距时，需要考虑被测物体的大小、所需放大率和工作距离。
如果比较小的被测物体需要高放大率时，需要使用较大焦距的远心镜头。
如果远心镜头所需工作距离较远，则需要使用较大焦距的镜头来压缩远心镜头的感光面积。
其他参数除了工作距离、视场角和焦距，还有许多其他参数需要考虑。
例如，光学畸变需要保持在一定范围内，否则会影响成像效果；分辨率需要达到应用要求；光学线性度需要保持在一定水平。
0.088X双侧远心镜头的特点和应用领域
0.088X双侧远心镜头
1、产品信息
0.088X镜头是普密斯光学设计研发的一款双侧远心镜头，是机器视觉精密测量系统的关键部件，产品成像几乎无畸变，景深超大，而且双侧远心使得成像效果更佳，对比度更高。
2、产品特点
●高远心度：<0.05º,进行精密测量时，几无透视误差。
●高达40mm的测量景深范围。
●<0.01%的超低畸变，真实还原被检测物体的形状。
●检测视野高达105mm，可一次性检测超大物件，避免同时使用几个镜头进行成像的不方便性和所带来的不准确性。
●2/3inch大靶面设计，可适用2/3＂或2/3＂以下成像元件。
3、应用领域
0.088X双侧远心镜头特别为机器视觉应用方面而设计，其卓越的成像效果为精密测量提供了可靠保障。
尤其适合于一次性测量较大尺寸的被测物体尺寸或者检测瑕疵，大大提高检测效率。
AFT远心镜头八大技术优势行业领先
AFT远心镜头八大技术优势行业领先远心镜头是一种高端的机器视觉镜头，指主光线与镜头光源平行的镜头，通常有比较出众的像质，特别适合于高精度尺寸测量及瑕疵检测的应用。
艾菲特光电紧跟行业发展步伐，最新推出AFTvision TL系列工业远心镜头，将极大的满足广大用户在机械零件测量、塑料零件测量、玻璃制品与医药零件测量、电子元件测量等高精度检测方面的需求。
在此，为您详细解读远心镜头八大技术优势：1.拥有市面上最佳光学效能1）提供绝佳的Telecentricity影像给据厚度之物体；2）提供精密测量之极低失真度；3）让低画素相机拥有出色的分辨率；4）提供宽景深给大物体位移。
2. 先进与独特之特色1）Bi-telecentric设计；2）预先后焦距调整以及工作距离；3）简洁并坚固耐用，针对工业环境量身订做；4）滤镜安装简单；5）针对极精密准确之UV专利版本；6）光学边缘呈像之TCEDGE专利技术。
3. 完整的质量管理1）Bi-telecentric镜头专用特殊之测试仪器；2）每一个镜头之所有测试影像皆存盘作为生产追踪记录；3）迄今无任何针对本公司Telecentric镜头光学质量的客诉。
4. 高度TELECENTRICITY:无透视误差在光学量测学应用中，通常会自物体正上方拍摄(不纪录物体侧面)以测量其直径或直线距离，此外许多机械零件无法精准的定位不然就需在不同的距离做测量。
而且软件工程师需要透过软件准确的校正影像与实际距离之间的差距。
以上皆可透过Telecentric镜头做到，此外，AFTvision TL Engineering之Bi-telecentric镜头是针对以下光学特性所设计制作：即光轴在当光线由辐射中心照射在相机镜头上时出现，同时光轴也是接受光束之轴心，确保边缘之系统性灰阶分布，同时OEbi-telecentric设计让镜头真正的telecentric同时它们也有着image-sidetelecentricity的特色。
远心镜头--慕藤光
慕藤光远心镜头知识大集合远心镜头设计原理远心镜头设计目的就是消除由于被测物体（或CCD芯片）离镜头距离的远近不一致，造成放大倍率不一样。
根据远心镜头分类设计原理分别为：1）物方远心光路设计原理及作用：物方远心光路是将孔径光阑放置在光学系统的像方焦平面上，物方主光线平行于光轴主光线的会聚中心位于像方无限远，称之为：物方远心光路。
其作用为：可以消除物方由于调焦不准确带来的，读数误差。
2）像方远心光路设计原理及作用：像方远心光路是将孔径光阑放置在光学系统的物方焦平面上，像方主光线平行于光轴主光线的会聚中心位于物方无限远，称之为：像方远心光路。
其作用为：可以消除像方调焦不准引入的测量误差。
3）两侧远心光路设计原理及作用：综合了物方/像方远心的双重作用。
主要用于视觉测量检测领域。
远心镜头应用你知多少远心镜头最重要的优点之一是物体距离变化并不影响图像的放大倍率。
远心镜头从相同的视角来观察和显示整个物体，因此，不会出现类似使用标准镜头时三维特征出现的透视变形和图像位置错误。
即使在深孔内部的物体，在整个视野中也清晰可见，因此，在检测三维物体时或当图像尺寸和形状精确性十分重要的情况下，远心镜头非常有用。
1.机械零件测量远心镜头最普遍的应用就是测量精密机械零件。
远心镜头主要用于控制精细机械零件，如：弹簧、螺丝、螺母和垫圈等。
2.塑料零件测量远心镜头的另一个主要应用是测量橡胶密封件、O型环和塑料盖帽。
由于在搬动、摆弄时极易形变，这些零件需要完全无接触的光学测量技术。
3.玻璃制品与医药零件测量许多制药玻璃器皿如卡普尔、小瓶、胶囊和管形瓶等，一般都采用远心镜头测量，以保证完全密封、防止器皿损伤。
在饮料制造业中也有相似应用，例如测量玻璃瓶颈的螺纹线。
注射器等其它医药被动器件，同样也需要远心检验技术。
4.电子元件测量许多其它元器件（如电阻、三极管和集成电路）需要小型远心镜头检查其完整性、尺寸、规格、位置与插脚的弯度，电子图板需检测各元件的间距。
关于远心镜头的原理、应用范围及其选型
远心镜头的原理、应用范围及其选型关于远心镜头的原理、应用范围及其选型工业镜头是机器视觉采集系统的重要组成部分，远心镜头是镜头大家族中相对年轻的成员，并且正以其独特的性能，成为最善良的明星，什么是远心镜头,远心镜头的原理。
但是，也因为远心镜头被引入时间比较短，其很多特性还未广泛的为人们所熟知，本文即是本着向大家介绍远心镜头基础知识的原则，从远心镜头的原理，应用范围，选型方法三个方面，对其进行综合阐述，揭秘光在远心系统里经历的神秘的艺术之旅。
第一部分：远心镜头的原理说明首先，我们从非远心镜头的几个问题说起。
第一个问题，一般镜头在成像过程中，当工作距离发生变化时，其所成图像大小会相应的发生变化，造成的结果就是同一个焦距的镜头，对应不同的物距，将会有不同的放大倍率，这一现象跟人类视觉系统的近大远小视觉差类似。
这一问题在某些应用场合是可以被忽略甚至加以利用的，但是当我们的视觉系统被用来执行精密测量任务时，这一特性则会成为极大的阻碍。
第二个问题，普通的镜头都存在一定范围的景深，当被测物体不在镜头的景深范围内时，图像就会变得模糊，无法清晰聚焦，为此，设计师们在普通镜头上设计了调焦环，当工作距离发生变化时，可以通过调节对焦面来看清楚感兴趣的区域。
问题是，如果被测物体本身的深度超出了一定范围，镜头始终没办法同时看清首尾两端，这个问题，必须通过其他的途径来解决。
第三个问题，随着现在成像芯片分辨率的不断提高，用户对测量精度的要求也越来越苛刻，普通的`镜头受制于其光学成像的原理，最好的也只能做到10um左右，视觉检测领域需要精度更高的成像产品。
双远心镜头即是为了解决这些问题应运而生的。
双远心镜头通过在光学系统的中间位置放置孔径光阑，使主光线一定通过孔径中心点，则物体侧和成像侧的主光线一定平行于光轴进入镜头。
入射平行光保证了足够大的景深范围，从镜头出来的平行光则保证了即是工作距离在景深范围内发生大幅度变化，成像的高度也就是放大倍率不会发生变化。
opto远心镜头参数
LWIR代表长波红外 透镜是专门为在8LWIR长波红外镜头 14μm波长区域非制 冷探测器操作而设 计的
98.7-221 11-102 174-254 162-492 7.365.6 1-15.4
<0.08 <(0.050.08) <0.08
< 0.08 8 <(0.0516 0.1) < 0.06 16
70lp/mm:> C 40% 50lp/mm:> F/M42x1 30% 50lp/mm:> M72x0.7535%-40% FD 6.56
94-1102
0.15-15
<(0.01学器件
名称 特点 支持两个不同的相机用不同的放 大系数测量物体。2x和4x的设置 可用于拍摄一半或四分之一的全 视场图像。可通过利用软件应用 程序简单的从一台相机切换至另 一台相机来完成。 可配芯片靶 放大倍率 面 拍摄范围 (mmxmm) 工作距离 景深 失真率(%) (mm) （mm） 远心度 (°) FCTF Number 接口 类型
为用于当物体的平面未垂 MCSM1-01X3D微距 直于光轴时进行的3D测量 镜头 和成像应用所设计 TCSM3D远心镜头 LTPRSMHP3W高性能 3D-LED镜头 可用于精确度要求极高的 3D尺寸测 量系统 用于三维轮廓测量中 red, 630 nm green,520 nm blue, 460 nm
附表一
双远心镜头系列
名称 TC 特点 应用 可配芯片靶 面 1/4"-2/3" 1/3"-2/3" 1/3"-2/3" 2/3"-1.2" 2/3"-1" 用于大尺寸物体的高精密 测量。如发动机零件、玻 璃、金属板材、PCB板、电 子元器件及液晶显示器、 轴承零件、柱状金属零件 及机械工具零件等 1/4"-2/3" 20.5mm、 28.7mm 平板显示器、太阳能电路 板、电子线路板检测、大 机械零件的精密测量 放大倍率 2x-0.037x 0.5x-3.5x 0.5x-3.5x 4x-0.073X 0.767X0.053X 拍摄范围 (mmxmm) 2.4x1.80-239.8x179.9 1.37x1.03-16.9x14.1 1.37x1.03-16.9x14.1 11.2x8.4247.3x185.8 15.4x11.6242.0x181.5 工作距离 景深 远心度 失真率(%) F-Number CTF (mm) （mm） (°) 45.3-500 0.2-498 132.3 132.3 0.2-4 0.2-4 <0.04 <(0.050.1) <(0.050.1) <(0.040.08) <(0.040.08) <0.08 <0.04 <0.04 <(0.040.08) <(0.0416 0.08) 8-14 12-24 12-24 接口类型
工业镜头主要参数与选型
工业镜头主要参数与选型一、镜头主要参数1.焦距（Focal Length）焦距是从镜头的中心点到胶平面上所形成的清晰影像之间的距离。
焦距的大小决定着视角的大小，焦距数值小，视角大，所观察的范围也大；焦距数值大，视角小，观察范围小。
根据焦距能否调节，可分为定焦镜头和变焦镜头两大类。
2.光圈(Iris)用F表示，以镜头焦距f和通光孔径D的比值来衡量。
每个镜头上都标有最大F值，例如8mm/F1.4代表最大孔径为 5.7毫米。
F值越小，光圈越大，F值越大，光圈越小。
3.对应最大CCD尺寸(Sensor Size)镜头成像直径可覆盖的最大CCD芯片尺寸。
主要有：1/2″、2/3″、1″和1″以上。
4.接口(Mount)镜头与相机的连接方式。
常用的包括C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75等。
5.景深(Depth of Field,DOF)景深是指在被摄物体聚焦清楚后，在物体前后一定距离内，其影像仍然清晰的范围。
景深随镜头的光圈值、焦距、拍摄距离而变化。
光圈越大，景深越小；光圈越小、景深越大。
焦距越长，景深越小；焦距越短，景深越大。
距离拍摄体越近时，景深越小；距离拍摄体越远时，景深越大。
6.分辨率(Resolution)分辨率代表镜头记录物体细节的能力，以每毫米里面能够分辨黑白对线的数量为计量单位：“线对/毫米”（lp/mm）。
分辨率越高的镜头成像越清晰。
7、工作距离(Working distance,WD)镜头第一个工作面到被测物体的距离。
8、视野范围(Field of View,FOV)相机实际拍到区域的尺寸。
9、光学放大倍数(Magnification,ß)CCD/FOV，即芯片尺寸除以视野范围。
10、数值孔径(Numerical Aperture,NA)数值孔径等于由物体与物镜间媒质的折射率n与物镜孔径角的一半（a\2）的正弦值的乘积，计算公式为N.A=n*sin a/2。
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远心镜头技术及选型
远心镜头（Telecentric），主要是为纠正传统镜头的视差而特殊设计的镜头，它可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化，这对被测物不在同一物面上的情况是非常重要的应用。
远心镜头由于其特有的平行光路设计一直为对镜头畸变要求很高的机器视觉应用场合所青睐，目前世界知名镜头厂商如美国Navitar、德国施乃德、Opto Engineering、日本Kowa等厂商已经有了自己品牌的远心镜头产品线。
但是远心镜头由于应用领域不是非常广泛一直带着神秘色彩而不为人所熟知，下面让专家来引导我们一起破解远心镜头神秘的平行光艺术。
Navitar、施乃德、Opto Engineering、computar、Kowa这些知名的镜头企业都有自己的远心镜头产品线。
我们知道远心镜头有普通镜头所不具有的平行光路的独特性，那么实现这种平行光是否是远心镜头的制造难点？除了这个技术特性外，远心镜头的研发、制造还有哪些技术难点？Mr.Claudio Sedazzari总裁以他多年的经验向我们介绍到Opto Engineering镜头本身的设计要求十分苛刻，以确保优秀的远心特性。
组成镜头的光学零件和机械零件的制造过程更为严格。
对此Opto Engineering开发了专用设备，用于对这些零部件进行测试。
同时，对于每组镜头的测试与定标，Opto Engineering都倍加用心。
该公司投入了数年的时间和数目可观的资金用于研发这些设备，以这些设备为依托，Opto Engineering可以制作出足以应对机器视觉使用的远心镜头。
CBC梁立经理介绍，设计平行光成像的远心镜头理论上并不复杂，但若想达到一定解析能力和成像质量就是另外一回事了。
远心镜头的设计和制造难度确实要大于一般意义上的镜头，究其原因是由于远心镜头光学镜片的尺寸都比较大，使得边缘光线的各类相差的校正难度增大，要想获得良好的边缘视场的成像质量，需要更高的产品设计和制造精度，有很多时候是需要设计者具有比较丰富的设计经验方能实现的。
远心光学系统图示
曾经有一种观点认为远心镜头主要解决畸变问题，那么普通工业镜头通过与标定板的组合可以有意识的通过软件算法矫正，也就是说远心镜头是可以替代的。
CBC梁立经理及Mr.Claudio Sedazzari都对这种观点做了一定的反驳。
梁经理认为，远心镜头解决的不单单是畸变的问题，远心镜头的独特光学特性决定了其在某些场和是无法采用普通工业镜头予以替代的，例如其更大的景深范围可以很好地适应现场的工作环境，这不是只通过算法就能解决的问题。
Mr.Claudio Sedazzari总裁也提出了类似的看法，他认为：远心镜头的主要特点并不是低畸变，而是远心特性：物体在视场内移动时，其在不同位置的放大率不会发生改变，另外，对于物体上不同物距的特征，可以在同一时刻完成检测。
低畸变只是远心镜头的附加属性。
典型的远心镜头是低畸变的，然而许多其它种类的优质镜头畸变也相当小。
不过非远心的光学系统在大多数测量应用中是不宜使用的，因为这种光学系统无法确保视场内一致的放大率，于是总会造成测量精度的下降。
物体在视场内移动时，其在不同位置的放大率不会发生改变
低畸变只是远心镜头的附加属性，但很多人选用远心镜头也是冲着远心镜头可以很好的解决畸变问题而去的。
那么远心镜头可以完全解决畸变的问题吗？如果不行我们该如何看待远心镜头的畸变呢？Mr.Claudio Sedazzari总裁认为尽管远心镜头能够提供精准的影像，然而它们也并非完美，也就是说远心镜头还是存在一定的残留畸变。
在许多情况下这些畸变如此微小，以至于在使用远心镜头时可以在不需标定的情况下完成测量。
然而，大多数精确测量的场合需要对微小畸变进行标定，方法是采集精确的灰度图像并进行精确分析以测量畸变。
标定结果非常重要，我们提供的远心镜头配有优秀的标定软件，程序能够提供极其精确而且重复性较高的结果。
CBC梁立经理认为任何一款镜头都会有畸变产生，完美的光学镜头在现实中是不存在的，所以完全消除解决畸变是不现实的。
在实际的应用中，我们应该首先明确具体项目要求对畸变的最大容忍程度，然后再依此来选择镜头。
CBC可以提供TEC-M55镜头畸变的详细数据以供使用者参考。
经过这些年机器视觉在中国的发展，大家在系统集成中对普通镜头的选型已经有了一定的了解，但是对远心镜头的选型还经常是一头雾水，即便在技术人员的帮助下选择完镜头，在使用过程中还是不知道该注意哪些问题。
针对这个问题，CBC梁立经理介绍到，远心镜头和相机的匹配选择原则和普通工业镜头是一样的，只要其靶面的规格大于或等于相机的靶面即可。
使用过程中请留意，在远心镜头的物镜垂直下方区域范围的都是远心成像，而超出此范围的区域，就不是严格意义上的远心成像了，这点在实际的使用中一定要注意，否则会产生不必要的偏差。
Mr.Claudio Sedazzari总裁告诉我们，远心镜头的选择必须与所用相机的图像传感器相配，就像所有用于图像采集的光学系统那样，图像传感器决定所得图像的最大尺寸，比如，为1/3”的图像传感器定制的镜头不宜与2/3”的图像传感器配合使用，否则将导致晕影。
远心镜头具有高分辨力的特性，因此选择与其配合使用的图像传感器时，可以选用像素尺寸更小的产品，像素越小，图像分辨力越高。
另一方面，远心镜头的分辨力也不是无限高的，因此也不宜与像素尺寸极小的图像传感器配合使用。
配合远心镜头使用的图像传感器典型尺寸为1/3”和2/3”，用户选择时还要注意所用传感器的像素尺寸最好大于4微米。
此外大尺寸的图像传感器也不宜选用，与大尺寸传感器配合使用的远心镜头需要有更大的光学放大率，从而景深会更小。
过小的景深将引起对比度的下降，结果会降低分辨力。
远心镜头由于其特有的远心特性和低畸变属性在机器视觉系统应用中占据着极为特殊的位置，能够生产制造质量优秀的远心镜头在某种意义上也成为一个镜头厂商设计、制造能力的体现。
在未来的机器视觉产品市场上，我们必将看到更多的远心镜头产品。
就此Mr.Claudio Sedazzari总裁对世界远心镜头的发展现状及远心镜头未来的技术发展方向谈了他自己的看法。
他认为，远心镜头主要用于使用机器视觉的测量领域，在机器视觉中的应用仅占5%，因此这种镜头的使用量难以超越普通镜头，此外普通镜头的价格要相对低廉很多。
因此远心镜头将维持较小的市场占有量及较少的应用领域。
Mr.Claudio Sedazzari总裁期待中国睿智的机器视觉集成商们使用远心镜头开发出先进的视觉系统，用以取代传统的检测技术，比如接触测量、激光测径、轮廓投影仪等。
CBC梁立经理也介绍了Computar远心镜头产品线发展计划。
在2009年CBC
会推出分辨率更高，靶面规格更大的远心镜头，主要配合当前更高规格相机的要求。
2009年即将上市的的镜头其解像能力可以达到3百万像素以上，靶面尺寸也做到了1”以上，这对于更大幅面、更高精度的测量要求应该是一件很好的事情。
谈及远心镜头在今后视觉领域的发展方向梁经理认为想也会沿着这两条主线进行，CBC会力争开发出更多优秀的产品，不断的丰富、充实已有的产品线。
上海方千光电作为国内知名机器视觉镜头供应商，与全球各大镜头厂商建立良好的合作，为客户提供美国NAVITAR双侧远心、德国schneider双侧远心以及日本VST物侧远心镜头等全系列型号。
有需求的朋友可以点击我们的网站产品中心--镜头，或者直接与我们联系。
(end)。