基于机器视觉的高分辨率双远心物镜设计

李明东,高兴宇,陈朋波,叶　鹏,黄　寅

(1.桂林电子科技大学 机电工程学院, 广西 桂林　541004;2.桂林电子科技大学 电子与自动化工程学院,广西 桂林　541004)



基于机器视觉的高分辨率双远心物镜设计

李明东1,高兴宇1,陈朋波1,叶鹏2,黄寅1

(1.桂林电子科技大学 机电工程学院, 广西 桂林541004;2.桂林电子科技大学 电子与自动化工程学院,广西 桂林541004)

小倍率大视场的双远心物镜具有低畸变、大景深的优点,在机器视觉工业在线检测领域应用广泛。根据双远心镜头对结构参数的要求,运用光学设计软件Zemax设计了一款高分辨率、大视场、结构简单的双远心物镜。该物镜采用近似对称结构,合理的控制畸变和色差,经过像差优化,实现了长工作距(大于200 mm)、低倍率(β=-0.1)、低畸变(小于0.015%)、高分辨(1/2＂CCD全视场MTF在200 lp/mm处大于0.05)、大景深(±32 mm)和双远心系统的设计要求。重点阐述了物镜的设计过程及镜头的敏感度分析,分析影响镜头像质的主要加工和装配因素,为有效抑制由于生产制造过程中的偏差对镜头像质的影响提供参考。

光学设计; 机器视觉; 双远心; 敏感度分析

引　言

机器视觉应用系统[1]的关键技术主要涉及到光源照明、光学镜头、图像信号处理以及执行机构等。光学镜头作为机器视觉的核心部件,扮演着眼睛的功效,因此镜头的成像质量至关重要。远心镜头[2]具有区别于普通镜头的优越特性:低畸变、恒放大倍率、大景深等,因此在机器视觉非接触测量领域中应用广泛,常采用特殊设计的远心镜头来避免传统镜头的透视畸变[3]。……