在现代光学检测和制造业中,机器视觉已广泛应用于质量控制、自动化生产线、机器人导航和精密测量等多个领域。作为机器视觉系统的核心组件,工业相机在实现高精度检测、图像识别和数据分析中发挥着至关重要的作用。工业相机通常采用定制化设计的光学镜头,并配备高精度图像传感器,能够提供卓越的图像质量和清晰度,具备更高的分辨率、更快的图像采集速度以及更强的稳定性。凭借其出色的性能,工业相机可广泛应用于各种复杂的检测和自动化场景,满足不同领域对视觉系统的严苛要求。
工业相机的镜头:
工业相机的主要构成为光学镜头、图像传感器(CCD和CMOS)、图像处理单元。其中光学镜头是工业相机的核心部件。镜头决定了相机的成像质量。工业相机镜头的基本参数是视场(FOV)、工作距离(WD)和分辨率。
视场决定了相机可以观察的物体范围。
工作距离指相机镜头前部到可清晰成像的物体的距离。
分辨率指图像系统可以测到的待测物体上的最小的可分辨尺寸。
工业相机镜头的光路根据不同的应用场景,主要有定焦、定倍、变焦、变倍、远心光路等。
工业镜头主要类别:变焦距物镜
通常在工业应用中,采用的是定焦镜头,因为定焦镜头组件更少,成本更低,然而,如果为了相机在很大的焦距范围内都能清晰成像,就需要变焦物镜,变焦物镜可以通过调节内部若干个镜片的间隔的连续变化来改变焦距,同时确保像面(CCD或CMOS)的位置不变,各个焦距下的清晰度都足够高。
图 一组定焦与变焦镜头
图 变焦物镜设计 [倚光设计示例]
工业镜头主要类别:远心物镜
以形貌测量应用场景为例,为了确保被测物体不在同一物面时,所得图像的放大倍率不会变化,从而不影响测量的准确性,工业检测镜头一般采用物方远心光路,即将孔径光阑放置在光学系统的像方焦平面上。这样的系统入瞳位于无穷远,轴外点主光线平行于光轴,当物体上各点在一定范围内到镜头的距离远近不一致或者调焦不准确时,不会产生测量误差。
图 等高物体常规成像:存在“远小近大”。
图 远心物镜成像光路,等高物成等高像。
图 (左)传统镜头拍摄的照片,(右)远心镜头拍摄的照片
图 远心镜头
图 远心物镜设计
工业镜头主要类别:远摄物镜
远摄物镜是一种焦距很长的物镜,能对远距离物体成清晰像、结构紧凑。
图 远摄镜头
图 远摄物镜设计
工业镜头主要类别:反远摄物镜
反远摄物镜的焦距较短而系统后截距很长,这样可以方便的在后面放置快门和分光棱镜等其他光学元件。
图 反远摄物镜设计
倚光科技公司提供工业相机镜头设计与加工全套方案
光学镜头方面:倚光科技公司光学设计部门汇聚了一批来自法国斯特拉斯堡大学的光学工程博士、中科院长春光机所的硕士等光学设计与加工领域的顶尖人才,团队成员不仅具备扎实的光学设计理论基础,还拥有丰富的实际应用经验和娴熟的光学设计工具操作能力。凭借深厚的学术背景与实践经验,倚光科技能够为各大高校、科研机构以及企业提供高精度、定制化的工业相机镜头设计与装配服务。目前,倚光科技公司已经承接来自清华大学、香港中文大学和新加坡制造技术研究院等高校和企业的定制需求,并在多个项目中取得了显著成果。
图 倚光-工业相机物镜设计示例
图 客户-高校实验室用-相机物镜示例
加工方面:倚光科技的纳米加工中心配备了行业领先的超精密光学产品加工与检测设备,致力于为客户提供高精度、高质量的光学元件加工服务。中心的核心设备包括五轴nanoTech 650FG超精密自由曲面加工机、三轴/两轴nanoTech 250FG超精密加工机、以及原子力形面测量仪等,这些高端设备能够实现微米级甚至纳米级的加工精度,确保每一件光学元件的表面形状、尺寸公差和表面粗糙度达到国际顶尖标准。
图 倚光科技纳米加工中心
图 倚光科技纳米加工中心加工产品
倚光(深圳)科技有限公司创立于2021年,公司位于深圳市南山区软件产业基地6栋腾讯众创空间。倚光科技是一家专注于先进光学设计服务和超精密加工的创新型公司,由海归博士团队领衔,致力于将最前沿的光学技术应用于AR/VR、精密光学元件、成像与照明系统、光电系统集成等领域。公司拥有包括中国、新加坡、美国、德国、日本等多个合作加工厂,熟悉光学复杂工艺的验证和加工方案, 能够为客户从原型快速验证到批量生产的服务。使命是通过卓越的设计,推动科技的边界,为全球客户提供定制化的光学解决方案。倚光科技隶属于动力光子(北京)科技有限公司。由知名投资机构英诺天使、厚天资本(小米生态链)、惟一资本、疆亘资本、未来黑科技等投资。