机器视觉系统设计计算简要流程

1. 视场的确定

视场由以下因素确定：

• 被测零件最大尺寸

• 被测零件在平移和旋转方向上的位置误差

• 为避免意外情况故意对零件边缘进行偏移

• 为适应相机芯片尺寸比率而扩大的视场
  
  如上图所示，1为零件实际尺寸，2为最大的平移和旋转误差，3为综合1、2而设计的最小视场，4为为了增大系统容许量避免一些意外情况而故意扩大的视场，5为考虑到相机芯片的长宽比例而扩大的视场。
  所以视场的计算公式为
  视场=最大零件尺寸+位置误差+故意扩大部分+为适应相机芯片长宽比例而扩大的部分

  2. 分辨率计算

  $R_c=FOV/R_c$
  $R_c=FOV/R_s$

名称	变量	单位
相机分辨率	$R_c$	像素
空间分辨率	$R_s$	mm/像素
视场	FOV	mm
所检测的最小特征尺寸	$S_f$	mm
对应最小特征尺寸的像素数	$N_f$	像素

如果视场已知，则相机的分辨率计算如下：
$R_c= \frac {FOV} {R_s}=FOV \cdot \frac{N_f}{S_f}$

3. 镜头设计

工作距离$a$是焦距$f'>0$和镜头与成像芯片距离 $a'>0$ 的函数。
$\frac{1}{f'}=\frac{1}{a'}-\frac{1}{a'}$
放大率为
$\beta=\frac{y'}{y}=\frac{a'}{a}$
通过视场与成像芯片的尺寸对应关系，放大率为
$\beta=-\frac{Size of CCD}{FOV}$

所以，在已知放大率、工作距离的前提下，镜头焦距的计算为

$f’=a \cdot \frac{\beta}{1-\beta} $

在已知镜头焦距和放大率的前提下，工作距离的计算为

$a=f'\cdot \frac{1-\beta} {\beta}$
焦点到成像平面的距离为
$z'=a'-f'=-f'\cdot \beta$
一般情况下，该距离如果超过5mm则需要加延长管。

4. 其它的问题简述

关于相机介绍，光源基础知识等问题，建议参考大恒官网的资料。
相机光源镜头基础知识