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机器视觉系统工业镜头的诞生过程

发布日期:2021-12-13 17:13 浏览次数:
在机器视觉中,镜头作为一个获取图像的重要部分,却常常被人看成不起眼的配件。有些人认为,镜头不过是几个镜片和金属件的组合,并不值得投入太多的预算跟考虑。今天的文章里,我们要从光学设计阶段开始,跟大家探讨一下一支镜头的诞生过程。相信看完后大家会明白,镜头这个配件,并非想象的那么简单。
一、光学设计阶段
在该阶段,根据客户的需求,计算出需要什么形状的镜片(曲率,厚度,材料等等)以及各个镜片之间的间距,为镜头的结构定了型。这个阶段涉及到大量的计算来进行不断反复的优化,使得光学系统的成像不断提高(MTF,畸变等光学性能)。另外,在此阶段也会做杂散光,鬼影,热点等相关的照明分析。通常会用光线追迹软件(ZEMAX,TracePro等)完成这一阶段。如果在指定的照明和相机敏感度的条件下计算成像质量,在试做前即可计算成像缺陷。
二、机械设计阶段
在上一阶段的基础上,完善镜头的结构,定义了镜头的最终尺寸。这里同样需要考虑到镜头装配的难易程度,从而为后续提高良率和节省装配成本奠定基础。
三、镜片生产阶段
光学镜片的生产是一个耗时而又严谨的过程。从玻璃材料的混合,熔融,胚料的切割,到玻璃胚料的粗磨,精磨(达到厚度,曲率的要求),抛光(达到光圈及不规则光圈的要求)以及芯取(达到偏芯,矢高外径等要求),再到最终的镀膜(达到透过率及透射波长的要求),每一步都会决定最终成像的优劣!
机器视觉工业镜头
四、镜头装配阶段
到齐了所有的来料,就可以进行镜头的生产了。不同种类的镜头,装配的难易程度也自然相差很大。在装配高分辨率,大NA的镜头时,由于光学系统对镜片的偏芯等公差极为敏感,有时需要实施调芯装配的技术,使得一次装配的MTF大大提高。如果装配变焦镜头,或可变光阑的镜头,装配过程会更加繁琐,这时会涉及到诸如曲槽筒,光阑叶片及作动环等复杂的零件,装配花费的时间也自然更长。
五、镜头检测阶段
该阶段需要对客户要求的所有参数:如倍率、工作距离、分辨率、畸变、相对照度,包括外观,环境测试等等进行检测,以保证出货的品质。 镜头检测系统,可以同时检测镜头多个参数。MTF(传递函数)测试仪,则在样品阶段最大程度保证了和设计值对比的真实性。
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