【光学知识】对于视觉精度，你可以贪心点——光虎大靶远心、液态远心镜头系列

视觉精度，指的是在机器视觉系统最终的成像中，每个像素的尺寸对应在现实中的尺寸。比如视觉精度1微米，即代表画面中一个像素格对应了现实世界1微米的长度，此时若待测物的实际尺寸为100微米，那就需要100个像素格来显示它。随着机器视觉行业的高速发展，从业者们对视觉精度的要求越来越高，视觉精度高已经成为了很多测量项目的基础要求。比如机械件加工要求公差为1丝，如果此时的视觉精度达到十微米，因为无法判断到底是视觉方案引起的误差还是零件加工的公差，项目将无法进行，所以提高视觉精度的需求已成主流。而视觉精度直接和镜头倍率和相机的像元尺寸挂钩，计算方法为视觉精度=相机像元尺寸/镜头倍率，所以想要提高视觉精度，只有缩小像元尺寸或者提升镜头的倍率。提升镜头的倍率就代表着视野和景深的缩小，此时我们如何做到“既要又要”呢？首先是保证视野的同时提高精度方向，我们需要更大像面的镜头，来扩大同倍率镜头的视野。尤其是随着线扫相机的大量应用，大像面镜头变得越来越受欢迎。图1展示的就是光虎新推出的大靶面物方远心镜头DT2244FT。图1 DT2244FT该镜头倍率为两倍，由于设计像面直径为44毫米，所以其拥有着22毫米的视野，并且能在F8时全视野达到2.68微米的分辨率。下图为与像面直径11.5毫米的OTL11.5-20-110C的效果对比画面。图2 OTL11.5-20-110C，视野为5.75毫米，该镜头F数为13，分辨率为4.36微米图3 OTL44-20-110M58T，视野为22毫米，在F8时可以达到2.68微米的分辨率图4 照片放大五倍后依然有着很高的清晰度这就是大像面带来好处，可以在不损失精度和清晰度的情况下放大视野，且这支镜头还有可变光圈和同轴设计，使用起来也更方便。同时保持高精度和大视野的方向已经有了思路，那么同时保持高精度和大景深的方向呢？景深一般都与F数和倍率有关，在通常情况下，倍率越大景深越小，F数越大景深越大。从这个角度上讲，我们需要小倍率，大F数来获得大景深。但是小倍率会降低视觉精度，而大F数其实就是小开孔的光圈，这会使光的衍射更加明显，导致分辨率下降。并且小开孔的光圈会让成像的亮度下降，这对于很多追求效率而使用高速快门的机器来讲是无法接受的。在这里光虎的思路是研发液态镜头，液态镜片可以通过磁场改变镜片的曲率，经过光虎的设计后，让其能改变镜头的工作距，然后通过镜头的可变工作距，赋予镜头在保持高分辨率的同时探索高低落差的能力。比较常见的使用方法是，通过改变镜头的工作距，在待测物的高低落差上连续拍摄照片，并通过景深融合技术将图片融合在一起，就可以让小景深镜头拥有类似大景深的效果。图5 OTLY11.5-20-65C物方远心液态镜头，物方分辨率为4.362微米，倍率为2倍，F数为13光虎的OTLY11.5-20-65C，它本身拥有着0.26毫米的景深，通过液态镜片的调节，工作距离可以还在57~74毫米之间无极电调，并且光虎设法让其实现了全景深全视野全工作距一致的高分辨率、高均匀度、低畸变率和低远心度，这让最终的成像可以准确的融合在一起，没有偏移跑位或者畸变，图片看上去像原生的一样好。在下图展示的案例中，待测物为机床铣刀的刀头，待测物的落差约为3毫米，远远大于OTLY11.5-20-65C原生的0.26毫米景深，但是因为其17mm的可调工作距，光虎可以在不同工作距上拍摄多张照片，最终进行景深融合，最终得到图10的效果。图6 二十张不同景深的照片图7 最远图8 中间图9 最近图10 合成依靠光虎的反复优化设计，在镜头中不断变化曲率的镜片并没有影响整只镜头的成像效果，所以在需要的时候，液态镜头同样也可以换装小光圈提高景深，将OTLY11.5-20-65C的光圈从F13换到F20，物方分辨率从4.362微米下降到6.71微米，景深从0.26毫米提升到0.4毫米，此时同样的任务仅需九张图即可完成。并且因为分辨率下降较少，景深的提升反而提升了成像的宽容度，使最终融合的效果一样出色。图11 仅拍摄九张图片，耗时减少一半图12 大景深版本OTLY11.5-20-65C表现一样优秀这就是光虎针对更新的市场要求给出的两个新的代表性镜头。光虎一直没有停下提升自己，努力研发的脚步，对于大靶面系列和更多型号的液态镜头探索仍在继续。其他的系列以及改进型号也在推进，比如新出厂的OTL29.7-03-250M42大视野大靶面物方远心镜头，相比于之前相似型号TTL28.5-105-160F，重量从3.3公斤下降到了仅有1.3公斤，长度也缩短了100毫米，这正是光虎努力提升自己光学设计机械设计的结果。而且光虎从来不放弃自己的高标准，一直对标国际一线镜头性能，以后也将为市场带来更多更好用更强大的镜头。

【光学知识】视觉精度与分辨率在机器视觉中的应用

在机器视觉系统中，视觉精度和分辨率是两个基础而重要的概念。它们在实际应用中各有侧重，理解其区别与联系，对视觉检测项目的规划与实施具有实际意义。

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【光学知识】嫌远心镜头看的不够大不够深？试试光虎315吧

远心镜头的优势是什么？在机器视觉方案中应用远心镜头，可以带来更高的分辨率，可以在短工作距小视野中实现更大的景深，可以给成像提供更低的畸变和误差，最重要的是由于远心镜头在景深内倍率不变的特性，应用远心镜头可以大幅提升系统的稳定性和可重复性。曾经我们就接收到过使用传统镜头客户的抱怨，镜头离待测物的距离改变一点点，软件的读数一下就变了。

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远心镜头的优势是什么？在机器视觉方案中应用远心镜头，可以带来更高的分辨率，可以在短工作距小视野中实现更大的景深，可以给成像提供更低的畸变和误差，最重要的是由于远心镜头在景深内倍率不变的特性，应用远心镜头可以大幅提升系统的稳定性和可重复性。曾经我们就接收到过使用传统镜头客户的抱怨，镜头离待测物的距离改变一点点，软件的读数一下就变了。

【光学知识】均匀光照技术在凹陷金属表面视觉检测中的应用与探讨

在工业视觉检测领域，金属工件因其表面易反光、结构多样性和加工工艺复杂性，常对成像质量构成一定挑战。尤其当待测对象具有凹陷或复杂几何形态时，如何稳定、清晰地获取表面图像特征，成为实际应用中需要面对的问题。 凹陷的锥面结构在金属部件中并不少见，此类区域因空间约束和角度变化，容易形成光线难以均匀覆盖或存在强烈反射的情况。若采用常规的定向照明方式，往往难以避免局部过亮、阴影遮蔽或反光点干扰等现象，导致一些细微的划痕或其他表面特征无法在图像中得到很好呈现。这不仅影响人工视觉判断的连续性，也对自动化检测系统中图像处理算法的稳定性提出较高要求。 针对上述情况，一种较为可行的解决方案是采用特殊构造的照明系统，以实现多角度、柔性和均匀的光线覆盖。例如，穹顶光照明装置能在被测物体表面形成散射和漫射效果，减弱直接反射，解决镜面高光，从而提升图像的整体均匀性与特征可辨识度。此类照明方式尤其适合于具有曲面、凹陷或反光较强的待测物体成像场合。 在实际成像系统中，照明条件只是其中一个方面，镜头性能与照明之间的配合也同样重要。例如，选用适当焦距、孔径和分辨率的镜头，可以在一定程度上进一步优化成像效果。以光虎光学某款型号为TTL11.5-25-110C-D的镜头为例，其光学设计考虑了在复杂照明条件下的成像稳定性，能够与穹顶光等扩散型光源配合使用，优化图像边缘清晰度与整体一致性。 在这样一个成像系统中，良好的打光策略与镜头参数的合理选型，共同影响着终能否清晰呈现诸如金属锥面凹陷区域的划伤等细微特征。图像质量的提升，有助于后续人工复检或通过算法实现特征提取与判断，在一定程度上帮助使用者完成检测任务。 需要指出的是，并没有某一种照明或镜头配置能够适用于所有场景。实际应用中往往需结合待测物的具体材质、表面处理工艺、凹陷度与角度等多项因素，通过反复试验和调整，才能确定相对合适的成像方案。因此，实践中的测试与验证显得尤为重要。 光虎光学在视觉镜头的设计与生产过程中，也注意到照明配合与实际应用场景之间的密切联系。公司积累了一些在打光测试方面的经验，并逐步完善配套的测试流程与服务支持。我们欢迎存在类似困难的用户与我们共同开展测试，结合实际工件与现场环境，探索可行的成像配置。 综上所述，在面对凹陷金属表面划伤检测等具有一定复杂性的视觉任务时，采用均匀多角度的照明方式并搭配适宜的镜头，可以在一定程度上改进图像质量，提升特征可见度。这种系统级的配合与不断优化的测试方法，为某些困难场景下的视觉应用提供了可能的技术路径。我们也期待通过合作与尝试，与更多使用者一起应对实际成像中的挑战。

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在工业视觉检测领域，金属工件因其表面易反光、结构多样性和加工工艺复杂性，常对成像质量构成一定挑战。尤其当待测对象具有凹陷或复杂几何形态时，如何稳定、清晰地获取表面图像特征，成为实际应用中需要面对的问题。 凹陷的锥面结构在金属部件中并不少见，此类区域因空间约束和角度变化，容易形成光线难以均匀覆盖或存在强烈反射的情况。若采用常规的定向照明方式，往往难以避免局部过亮、阴影遮蔽或反光点干扰等现象，导致一些细微的划痕或其他表面特征无法在图像中得到很好呈现。这不仅影响人工视觉判断的连续性，也对自动化检测系统中图像处理算法的稳定性提出较高要求。 针对上述情况，一种较为可行的解决方案是采用特殊构造的照明系统，以实现多角度、柔性和均匀的光线覆盖。例如，穹顶光照明装置能在被测物体表面形成散射和漫射效果，减弱直接反射，解决镜面高光，从而提升图像的整体均匀性与特征可辨识度。此类照明方式尤其适合于具有曲面、凹陷或反光较强的待测物体成像场合。 在实际成像系统中，照明条件只是其中一个方面，镜头性能与照明之间的配合也同样重要。例如，选用适当焦距、孔径和分辨率的镜头，可以在一定程度上进一步优化成像效果。以光虎光学某款型号为TTL11.5-25-110C-D的镜头为例，其光学设计考虑了在复杂照明条件下的成像稳定性，能够与穹顶光等扩散型光源配合使用，优化图像边缘清晰度与整体一致性。 在这样一个成像系统中，良好的打光策略与镜头参数的合理选型，共同影响着终能否清晰呈现诸如金属锥面凹陷区域的划伤等细微特征。图像质量的提升，有助于后续人工复检或通过算法实现特征提取与判断，在一定程度上帮助使用者完成检测任务。 需要指出的是，并没有某一种照明或镜头配置能够适用于所有场景。实际应用中往往需结合待测物的具体材质、表面处理工艺、凹陷度与角度等多项因素，通过反复试验和调整，才能确定相对合适的成像方案。因此，实践中的测试与验证显得尤为重要。 光虎光学在视觉镜头的设计与生产过程中，也注意到照明配合与实际应用场景之间的密切联系。公司积累了一些在打光测试方面的经验，并逐步完善配套的测试流程与服务支持。我们欢迎存在类似困难的用户与我们共同开展测试，结合实际工件与现场环境，探索可行的成像配置。 综上所述，在面对凹陷金属表面划伤检测等具有一定复杂性的视觉任务时，采用均匀多角度的照明方式并搭配适宜的镜头，可以在一定程度上改进图像质量，提升特征可见度。这种系统级的配合与不断优化的测试方法，为某些困难场景下的视觉应用提供了可能的技术路径。我们也期待通过合作与尝试，与更多使用者一起应对实际成像中的挑战。

【光学知识】观察光路：在家动手探索光的秘密

光线无处不在，但它的足迹却总是难以捉摸。除了偶然的丁达尔效应让我们瞥见光路，我们日常所见往往只是形成后的光斑。光虎光学，一家专注于远心光路相关产品的公司，邀请您在家通过几个简单有趣的实验，亲手让光路显形，并直观感受远心光路与传统光路的差异。

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【光学知识】当反光成为阻碍：光学检测中的“光线魔术”

在工厂的检测车间里，工程师小王正对着一批反光镜片发愁。肉眼观察时，只需调整角度就能看到的细微痕迹，在机器视觉镜头下却变成一片刺眼的白光。这是光学检测中常见的困境：当表面如同镜面般反射光线时，我们如何看清它的真实面貌？

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