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技术趋势
Technology Trends

需更换镜头就能在需要的放大率下检 性能稳定、准确和可重复测量的开发
查零件 ；或者不需要在一个镜头盘上 者，过去一直对这种镜头不予青睐。
安装多种类型的镜头（这样能在不装 Excelitas Technologies 公司自 2008 年
卸镜头的情况下改变放大率）。使用
缩放镜头，可以实现检测系统的自动
化，从而系统可以被编程，进而无需
更换镜头或旋转镜头盘，就能在低放
大率下观察整个场景、并放大特定细
节。
这种缩放镜头既可以手动调节，
也可以通过计算机控制自动调节。例
如，Excelitas Technologies 公司的 图2：左图为使用传统镜
Fetura 镜头，就在设计中使用两个直 头成像，这幅图像将导致
不正确的高度测量；右图
流电机沿一条直线轴驱动变倍镜头和 是使用双远心镜头成像
的，图像大小相同，能实
补偿镜头。当变倍镜头改变图像的放
现精确测量。
大倍数时，补偿镜头补偿图像的位移，
以使被观察的物体位于焦平面上。 推出这类镜头以来，目前已经在其 们通常所理解的景深。
由于这种镜头通过移动镜头元 Fetura+ 产品中改进了系统设计，在 相比于传统镜头，远心镜头通常
件来改变其焦距，因此那些要求机械 缩放方面进行了无限校正，在视场边 体积较大且比较昂贵，因为它需要较
缘附近增加了改善的聚焦重复性和 多的镜头元件，并且镜头需要与被成
改善的光学性能，并能与该公司的 像的物体一样大。目前市场上有三种
Optem Fusion 镜头系统配件相兼 类型的远心镜头——物方远心镜头、
容。 像方远心镜头和双远心镜头。
虽然许多制造商都提供这三种类
远心设计 型的远心镜头，但是像方远心镜头更
对于传统镜头，物体距 常用于图像投影设备中，在机器视觉
离相机越近，图像看起来越 领域的应用较为少见。例如在光刻系
大 ；物体距离相机越远，图 统中，投影镜头是典型的像方远心镜
像看起来越小。这在高精度 头，用于将光刻掩模成像到硅晶片上。
测量应用中是一个不利因素， 这种像方远心镜头的优点是，它们能
因为图像处理软件将根据所 在视场范围内提供均匀的光透射。
捕获的图像来测量零件的参 在机器视觉系统中，最常用的
数。为了克服这个问题，系统开 远心镜头是物方远心镜头和双远心透
发人员可以使用远心镜头，以便 镜。物方远心镜头比双远心镜头需要
获得大小相同的物体图像，图像大 更少的镜头元件，因此也更加便宜。
小与物体在空间中的位置无关。 物方远心透镜在物体侧是远心
一个物体能够在多大的范围内移 的 ；而双远心镜头在物体侧和成像侧
动、并且其成像后仍然看起来大小相 都是远心的，即使在相机内的成像器
图3：由于pericentric镜头的尺寸可能较大，因
此可以使用Opto Engineering公司的PCCD系列等 同，这个距离称为放大景深。放大景 不能保证总是处于光路中的精确位置
catadioptric镜头同时对产品的顶部和侧面进行成
像，从而减小这种镜头的尺寸和重量。 深与图像清晰度景深不同，后者是我 的情况下，双远心镜头也能提供恒定

20 May/Jun 2018 视觉系统设计 Vision Systems Design China