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景深在實(shí)際測(cè)量中的應(yīng)用

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  • 來(lái)源:光虎光電科技(天津)有限公司

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  • 發(fā)布時(shí)間:2022-03-28 08:33:57

景深是光學(xué)系統(tǒng)中很重要的一項(xiàng)參數(shù),其表現(xiàn)在實(shí)際測(cè)量物體時(shí),盡管物體不在同一位置,高度有一定的落差時(shí),仍能準(zhǔn)確測(cè)量出待測(cè)物體的各種參數(shù)。但是,這必須規(guī)定物體在一定范圍內(nèi)移動(dòng),光圈、焦距、工作距離都是影響景深的重要因素。

一、景深與分辨率的關(guān)系

在談景深分辨率的關(guān)系前,先談一下有效F數(shù)與分辨率的關(guān)系,首先先通過(guò)公式(1

得到鏡頭的最小分辨率角,其亮斑尺寸
這就意味著有效F數(shù)越大分辨率越低,有效F數(shù)越小分辨率越高。之后我們?cè)偻ㄟ^(guò)景深的計(jì)算公式可以得出景深與有效F數(shù)之間的光系
實(shí)際應(yīng)用中,景深可分為前景深和后景深,計(jì)算公式如下:

根據(jù)景深公式我們可以推斷出,景深與有效F數(shù)、焦距、工作距離都有關(guān)系。在工作距離和焦距相同的情況下F數(shù)越小,景深越小,分辨率越高。F數(shù)越大,景深越大,分辨率越低。


以上所提到的景深與分辨率的關(guān)系是由其物理因素所決定的,是不可調(diào)和的,所以我們參考前文“如何根據(jù)分辨率選擇遠(yuǎn)心鏡頭”的同時(shí)還要考慮對(duì)景深的要求。光虎視覺(jué)充分考慮客戶需求,同類型雙遠(yuǎn)心鏡頭提供高分辨率和大景深兩版標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,例如TTL18.5系列的大視野高分辨率產(chǎn)品TTL18.5-105-160C和大視野大景深產(chǎn)品TTL18.5-105-160C-D。不同的景深對(duì)應(yīng)不同的需求,同時(shí)光虎視覺(jué)可根據(jù)客戶需求定制符合其要求的分辨率及對(duì)應(yīng)的景深大小。


二、景深的實(shí)際應(yīng)用

為了讓大家更加直觀的體會(huì)到景深的應(yīng)用,下面會(huì)用到兩個(gè)案例。

案例1:

測(cè)量外徑大小為40內(nèi)徑大小為35高度為10mm的隔環(huán),其外觀如圖3所示。


我們根據(jù)其外觀尺寸分別采用高分辨率TTL11.5-45-120C和大景深TTL11.5-45-120C-D兩款雙遠(yuǎn)心鏡頭進(jìn)行測(cè)量,如圖4.1和圖4.2:

由于TTL11.5-45-120C景深標(biāo)準(zhǔn)值為8.54mm所以測(cè)量過(guò)程中邊緣效果弱于TTL11.5-45-120C-D,后者景深為19.6mm。在雙遠(yuǎn)心鏡頭的使用過(guò)程中,使用者可以通過(guò)微調(diào)鏡頭的工作距離來(lái)找到鏡頭的最佳成像點(diǎn);或者可以微調(diào)鏡頭與相機(jī)傳感器之間的距離,從而獲得想要的圖像效果。顯然,更大景深范圍的雙遠(yuǎn)心鏡頭對(duì)于高度差較大物體測(cè)量容錯(cuò)率更低,更便于調(diào)節(jié)。

案例2:

分別為兩種不同尺寸機(jī)械件,其實(shí)物和規(guī)格如圖5所示。


圖6.1和6.2所呈現(xiàn)的效果為TTL11.5-45-120C(景深8.54mm)搭配2/3”靶面相機(jī)所拍攝。

通過(guò)圖6.2可以看到,盡管所測(cè)機(jī)械件的厚度不一樣,但是只要在景深范圍內(nèi)都能夠清晰的成像,所以此時(shí)推薦選用分辨率更高的型號(hào)。


【來(lái)源:光虎視覺(jué)內(nèi)部培訓(xùn)資料】

光虎視覺(jué)專業(yè)生產(chǎn)由德國(guó)設(shè)計(jì)的工業(yè)鏡頭。
以高精度雙遠(yuǎn)心鏡頭為核心,涵蓋高性能FA定焦鏡頭、變倍鏡頭等產(chǎn)品。
可實(shí)現(xiàn)為客戶定制化研發(fā)生產(chǎn)。光虎視覺(jué)還代理歐美日機(jī)器視覺(jué)全系列產(chǎn)品。
如面陣與線掃工業(yè)相機(jī)、智能相機(jī)、3D相機(jī)、紅外與紫外相機(jī)、光源、圖像采集卡、機(jī)器視覺(jué)軟件及其他周邊產(chǎn)品。