工業視覺的“火眼金睛”遠心鏡頭

隨著機器視覺技術的不斷提高，工業生產應用機器視覺系統也越來越廣泛，大大提高了工廠的效率，而有時候採集的圖像有些扭曲變形，也就是失真，圖像失真又叫“畸變”，遠心鏡頭就是為糾正傳統工業鏡頭視差而設計的一種鏡頭，擁有超低失真度和超高清晰度。

遠心鏡頭
·高解像度
·超寬景深
·超低畸變、平行光設計
遠心鏡頭是指主光線平行於鏡頭光軸，被測物光線角度為0°的鏡頭。它一種特殊的光學鏡頭，其核心原理在於其在光學系統的焦點位置放置了孔徑光闌，這一設計使得只有平行於光軸的光線才能被光學器件捕捉到。
遠心鏡頭能夠在一定的物距範圍內，使得到的圖像放大倍率不會因物體離鏡頭的遠近而變化。在生產線上即使是出現工件的上下浮動或焦距偏移的情況下，工件尺寸的變動較小幾乎不會出現檢測尺寸誤差。適合用於高精度尺寸檢測、定位應用。

遠心鏡頭的分類
物方遠心鏡頭
物方遠心鏡頭將孔徑光闌放置在光學系統的像方焦平面上，物方主光線平行於光軸主光線的會聚中心位於物方無限遠。這種鏡頭可以消除物方由於調焦不準確帶來的讀數誤差。

像方遠心鏡頭
像方遠心鏡頭將孔徑光闌放置在光學系統的物方焦平面上，像方主光線平行於光軸主光線的會聚中心位於像方無限遠。這種鏡頭可以消除像方調焦不準引入的測量誤差。

雙遠心鏡頭
雙遠心鏡頭在物體側和成像側都是遠心的，即使在相機不能保證總是處於光路中的精確位置的情況下，雙遠心鏡頭也能提供恒定的放大率。這種雙遠心鏡頭經常與準直背光光源一起使用，以保證高對比度圖像，從而實現精確的圖像測量。
遠心光學系統特性

非遠心鏡頭物方側遠心鏡頭雙遠心鏡頭

非遠心鏡頭
優點：更小尺寸。
減少鏡片數量,可降低成本。
缺點：上下移動物體表面時，會改變尺寸或位置。

物方遠心鏡頭
優點：上下移動物體表面時,不會改變物體尺寸或位置使用同軸光源時,可使用更小的尺寸。
缺點：未使用同軸光源時,大於標準鏡頭的尺寸。

雙遠心鏡頭
優點：與普通遠心鏡頭相似。但鏡頭凸緣後端的尺寸
出現極大差異時,會改善精確度。
缺點：與普通遠心鏡頭相似，但是成本會更高。
遠心鏡頭與定焦鏡頭的區別
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心鏡頭的區別。當用定焦鏡頭進行工件外觀尺寸測量時，由於被測工件的側面被定焦鏡頭產生的視角(AOV)反射，無法準確測量尺寸；當用遠心鏡頭進行測量時，由於視角(AOV) 為0°，工件側面不會被視角反射，能獲得適合外觀尺寸測量的圖像。

定焦鏡頭成像

遠心鏡頭成像

由於物體前後深度方向上誤差很小，成像位置上被測物光學圖像大小，不受從鏡頭到被測物的距離(WD)的影響，這是遠心鏡頭很重要的特徵之一。像方遠心鏡頭的成像效果與定焦鏡頭一樣。遠心鏡頭就其本質而言是視野越大，鏡頭尺寸就越大。
遠心鏡頭的光源
有些遠心鏡頭機型的鏡筒側邊安裝有同軸外照射光。同軸外照射光原理是利用鏡頭內部分束器彎曲光線使其在正上方照射被測工件，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則部分。
表面粗糙，低反射率的鏡頭蓋遠心鏡頭成像效果如下圖所示，當同軸落射照明照射在表面粗糙的工件上時，由於透鏡的結構，其反射率很低，同軸落射照明可能會導致圖像的中心非常明亮。這個現象稱為“熱點”，低倍遠心鏡頭更容易受到“熱點”現象影響。

鏡頭蓋成像

同軸落射照明