一种基于机器视觉的大视场双远心镜头制造技术

技术编号:20587291 阅读:34 留言:0更新日期:2019-03-16 06:38
本发明专利技术公开了基于机器视觉的大视场双远心镜头,包括:以光路入射方向从左至右依次设置的第一组透镜、第二组透镜、第三组透镜、第四组透镜和第五组透镜;其中,第一组透镜为具有正光焦度的平凸透镜;第二组透镜为具有正光焦度的凸凹透镜;第三组透镜为负光焦度的双凹透镜;第四组透镜双胶合透镜;第五组透镜为具有正光焦度的双凸透镜;且第三组透镜和第四组透镜中间为孔径光阑。该基于机器视觉的大视场双远心镜头克服现有技术中的双远心镜头存在结构复杂,镜片数量多,造价成本高等问题,在应用上存在检测的视野范围较小,在边缘存在较大的畸变,而在近工作距离处工作的景深范围较小,不适用于被测物表面复杂、环境变化复杂的情形等问题。

A Large Field of View Double Telecentric Lens Based on Machine Vision

The invention discloses a large field of view double telecentric lens based on machine vision, which includes: the first group of lenses, the second group of lenses, the third group of lenses, the fourth group of lenses and the fifth group of lenses arranged in turn from left to right in the direction of light path incidence; the first group of lenses is a flat convex lens with positive focal power; the second group of lenses is a convex concave lens with positive focal power; and the third group of lenses is a convex concave lens with positive focal power. Double concave lenses with negative light focus; Fourth group of lenses with double cementing lenses; Fifth group of lenses with positive light focus; and between the third group of lenses and the fourth group of lenses are apertures. The large field of view and double telecentric lens based on machine vision overcomes the problems of complex structure, large number of lenses and high cost in the existing technology. In application, the detection field of vision is small, the edge distortion is large, and the depth of field at close working distance is small, so it is not suitable for the complex surface and complex environment of the object being measured. Form and other issues.

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的大视场双远心镜头
本专利技术涉及光学镜头
,具体地,涉及一种基于机器视觉的大视场双远心镜头。
技术介绍
当今社会,随着计算机技术、人工智能等科学技术的发展和研究的不断深入,基于机器视觉的技术应用越来越广泛。该技术在工业领域中的应用有效的提高了生产作业的效率,极大的降低了劳动力成本。而工业镜头在基于机器视觉的检测中是一个重要的光学部件,传统的工业镜头具有视角差,因此随着镜头与物体之间的距离增加,放大倍率也会增加。这是人类视觉的行为,有助于我们感知景深。这一视角差会导致像差(也称为角度误差),使得检测会存在较大的偏差,从而降低检测的准确性。因为如果物体由于放大倍数变化而移动(即使其余部分在景深内),则观察到的视觉系统测量值会改变。远心镜头与传统的工业镜头相比较,可以消除检测视角差,即在成像范围内被测物体具有相同的放大倍率,有助于检测精度的提高。固定的工作距离和放大倍率,有助于视觉算法的标定,也极大的降低了算法的编写难度,减少后期图像处理的工作量。目前所存在的双远心镜头大多数从国外进口,在光机结构上,存在结构复杂,镜片数量多,造价成本高等问题,在应用上存在检测的视野范围较小,在边缘存在较大的畸变,而在近工作距离处工作的景深范围较小,不适用于被测物表面复杂、环境变化(震动、移动)复杂的情形等问题。因此,提供一种检测视野大、成像景深大、成像畸变小、分辨率高的基于机器视觉的大视场双远心镜头是本专利技术亟需解决的问题。
技术实现思路
针对上述技术问题,本专利技术的目的是克服现有技术中的双远心镜头大多数从国外进口,在光机结构上,存在结构复杂,镜片数量多,造价成本高等问题,在应用上存在检测的视野范围较小,在边缘存在较大的畸变,而在近工作距离处工作的景深范围较小,不适用于被测物表面复杂、环境变化(震动、移动)复杂的情形等问题,从而提供一种检测视野大、成像景深大、成像畸变小、分辨率高的基于机器视觉的大视场双远心镜头。为了实现上述目的,本专利技术提供了基于机器视觉的大视场双远心镜头,所述大视场双远心镜头包括:以光路入射方向从左至右依次设置的第一组透镜、第二组透镜、第三组透镜、第四组透镜和第五组透镜;其中,所述第一组透镜为具有正光焦度的平凸透镜;所述第二组透镜为具有正光焦度的凸凹透镜;所述第三组透镜为负光焦度的双凹透镜;所述第四组透镜双胶合透镜;所述第五组透镜为具有正光焦度的双凸透镜;且所述第三组透镜和所述第四组透镜中间为孔径光阑。优选地,所述大视场双远心镜头的物方工作距离小于400mm。优选地,所述大视场双远心镜头的光学系统总长为480-490mm。优选地,所述大视场双远心镜头的放大倍率为0.060-0.062;像面尺寸为2/3英寸。优选地,所述大视场双远心镜头的远心度小于0.05°;景深为88-92mm;畸变小于0.08%。优选地,所述大视场双远心镜头的镜头口径为175-185mm。优选地,所述第一组透镜和所述第二组透镜的玻璃材质为H-K9L冕牌玻璃。优选地,所述第三组透镜的玻璃材质为为H-F4的火石玻璃。优选地,所述第四组透镜包括:前组玻璃和后组玻璃;其中,所述前组玻璃材质为H-LAK61的冕牌玻璃,所述后组玻璃的材质为H-ZLAF76的火石玻璃。优选地,所述第五组透镜的玻璃材质为H-ZLAF69的火石玻璃。根据上述技术方案,本专利技术提供的基于机器视觉的大视场双远心镜头克服现有技术中的双远心镜头大多数从国外进口,在光机结构上,存在结构复杂,镜片数量多,造价成本高等问题,在应用上存在检测的视野范围较小,在边缘存在较大的畸变,而在近工作距离处工作的景深范围较小,不适用于被测物表面复杂、环境变化(震动、移动)复杂的情形等问题。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术,但并不构成对本专利技术的限制。在附图中:图1是本专利技术的一种优选的是是是方式中提供的基于机器视觉的大视场双远心镜头的光学结构原理图;图2是本专利技术的一种优选的是是是方式中提供的基于机器视觉的大视场双远心镜头的MTF曲线图;图3是本专利技术的一种优选的是是是方式中提供的基于机器视觉的大视场双远心镜头的场曲畸变图;图4是本专利技术的一种优选的是是是方式中提供的基于机器视觉的大视场双远心镜头的点列图;图5是本专利技术的一种优选的是是是方式中提供的基于机器视觉的大视场双远心镜头的倍率色差曲线图。附图标记说明1第一组透镜2第二组透镜3第三组透镜4第四组透镜5第五组透镜具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术,并不用于限制本专利技术。如图1所示,本专利技术提供了一种基于机器视觉的大视场双远心镜头,所述大视场双远心镜头包括:以光路入射方向从左至右依次设置的第一组透镜1、第二组透镜2、第三组透镜3、第四组透镜4和第五组透镜5;其中,所述第一组透镜1为具有正光焦度的平凸透镜;所述第二组透镜2为具有正光焦度的凸凹透镜;所述第三组透镜3为负光焦度的双凹透镜;所述第四组透镜4双胶合透镜;所述第五组透镜5为具有正光焦度的双凸透镜;且所述第三组透镜3和所述第四组透镜4中间为孔径光阑。根据上述技术方案,本专利技术提供的基于机器视觉的大视场双远心镜头克服现有技术中的双远心镜头大多数从国外进口,在光机结构上,存在结构复杂,镜片数量多,造价成本高等问题,在应用上存在检测的视野范围较小,在边缘存在较大的畸变,而在近工作距离处工作的景深范围较小,不适用于被测物表面复杂、环境变化震动、移动复杂的情形等问题。远心度作为双远心光学系统的特有的衡量指标,对于系统测量精度有非常大的影响。远心度可以保证系统放大倍率不变,从而使物体在一定的景深范围内,成像大小保持不变,这样就确保了系统的测量精度。所以远心度越小,测量的误差就越小。景深是衡量双远心镜头成清晰像的景物空间深度的重要指标。景深越大,成像的空间深度越大。景深的大小取决于镜头的光圈、焦距和工作距离。畸变是衡量双远心镜头精度的重要指标,它不会影响系统成像像质的清晰度,但是会使物体的成像产生变形。因为双远心镜头用于检测系统中,因此对畸变有非常高的要求;所以必须将畸变限制在一定的范围内使其趋近于零。根据上表的技术指标数值可知所设计的镜头具有大视场、大景深、小畸变的优点。本专利技术采用ZEMAX光学软件进行设计,根据以上光学指标,首先确定以双高斯结构作为光学系统的初始结构进行设计,然后再对光学系统中各个镜头的曲率半径、口径大小、玻璃间隔等进行相应的调整,将调整后的结构作为优化设计的初步模型。由于双远心光学系统是应用于表面质量检测,所以要保证检测的精度,这对光学系统的畸变要求比较高,因此在优化成像质量中要加重控制畸变的操作数的权重。双远心系统中另一个重要的性能指标是远心度。所谓的远心度就是用来衡量物方主光线和像方主光线与光轴平行程度的参量,远心度的作用就是无论像或者物体的位置怎么变,放大率是保持不变的。因此在进行成像质量优化时,要严格控制物面和像面上各个视场的主光线,使其与光轴平行,从而确保光学系统的远心度。在本专利技术的一种优选的实施方式中,所述大视场双远心镜头的物方工作距离小于400m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器视觉的大视场双远心镜头,其特征在于,所述大视场双远心镜头包括:以光路入射方向从左至右依次设置的第一组透镜(1)、第二组透镜(2)、第三组透镜(3)、第四组透镜(4)和第五组透镜(5);其中,所述第一组透镜(1)为具有正光焦度的平凸透镜;所述第二组透镜(2)为具有正光焦度的凸凹透镜;所述第三组透镜(3)为负光焦度的双凹透镜;所述第四组透镜(4)双胶合透镜;所述第五组透镜(5)为具有正光焦度的双凸透镜;且所述第三组透镜(3)和所述第四组透镜(4)中间为孔径光阑。

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的大视场双远心镜头,其特征在于,所述大视场双远心镜头包括:以光路入射方向从左至右依次设置的第一组透镜(1)、第二组透镜(2)、第三组透镜(3)、第四组透镜(4)和第五组透镜(5);其中,所述第一组透镜(1)为具有正光焦度的平凸透镜;所述第二组透镜(2)为具有正光焦度的凸凹透镜;所述第三组透镜(3)为负光焦度的双凹透镜;所述第四组透镜(4)双胶合透镜;所述第五组透镜(5)为具有正光焦度的双凸透镜;且所述第三组透镜(3)和所述第四组透镜(4)中间为孔径光阑。2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的大视场双远心镜头,其特征在于,所述大视场双远心镜头的物方工作距离小于400mm。3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的大视场双远心镜头,其特征在于,所述大视场双远心镜头的光学系统总长为480-490mm。4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的大视场双远心镜头,其特征在于,所述大视场双远心镜头的放大倍率为0.060-0.062;像面尺寸为2/3英寸。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈朋波朱标杨新军李正荣胡秋瑞
申请(专利权)人:中航华东光电有限公司
类型:发明
国别省市:安徽,34

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