機器視覺中的遠心鏡頭：什麼時候真的需要
遠心鏡頭只解決一個問題，而且解決得徹底。如果您遇到的正是那個問題，別的都替代不了。如果不是，那您就是花了標準鏡頭數倍的錢，換來更窄的視野和固定的工作距離。
下面直白地講清楚它解決的是什麼問題、如何判斷您正遇到這個問題，以及為此要付出什麼代價。
問題所在：物體越近看起來越大
普通鏡頭的正式名稱是入心鏡頭，其成像方式和人眼一樣。它的視錐隨距離擴張，因此物體離鏡頭越近顯得越大，越遠顯得越小。您見過的每一張照片都依賴這一點，對大多數檢測來說也無害。
但一旦要測量，它就不再無害了。那個視錐直接帶來兩個後果：
放大倍率隨高度變化
在工裝上高出 2 毫米的零件成像會略大一些。測量時，同一個零件會得到不同的結果，僅僅因為它沒有以同樣的方式落座。
會看到物體的側面
遠離光學中心的位置，鏡頭是略微從側面看物體的，於是圓孔變成橢圓，插針向外傾斜。離中心越遠，情況越嚴重。
遠心鏡頭把這兩個問題都消除了。它的光線是平行而非收斂的，因此放大倍率不受距離影響，每一點都是正對著看的。圓孔無論落在畫面何處都是圓的，高度發生變化的零件測出來也一樣。
什麼時候它是唯一正確的答案
有四種情況是真正需要遠心光學，而不只是用了會更好。
按真實公差進行尺寸測量
如果您要報出一個圖紙上有公差要求的數值，那麼透視誤差就是測量誤差。標準鏡頭引入的這種變動無法透過標定消除，因為它取決於零件恰好落在什麼位置。
有真實高度、從上方檢測的零件
任何有深度的物體透過普通鏡頭都會露出內壁，於是孔看起來帶錐度，聯結器外殼看起來是歪的。遠心光學在整個畫面裡都是垂直向下看的，這也是插針和孔類檢測以它為標準配置的原因。
需要跨畫面比較的特徵
當一項檢測要把邊緣的特徵與中間的特徵作比較時，還沒輪到零件本身，透視就已經讓它們不一樣了。寬聯結器上的插針間距是典型例子。
無法完全控制的零件位置
如果零件到位時存在一定的高度或落座差異，而重做工裝又不現實，遠心光學會用光學方式吸收這種差異，省得您用機械手段去消除它。
聯結器檢測是我們遇到最多的例子。多針排針正是難點所在：有真實高度、有需要在整個畫面裡比較的特徵，還有插針位置的公差。在一個聯結器專案中，我們專門用遠心鏡頭來消除透視變形，隨後模型僅憑兩張訓練影象（一張全好、一張全壞）就在測試集上達到了完全準確。光學做完了本來要落到模型頭上的工作。
要付出什麼代價
遠心鏡頭不是免費的升級，它帶來四項實實在在的代價。
| 限制 | 實際意味著什麼 |
|---|---|
| 視野固定 | 鏡頭只有一個視野，由其光學結構決定。您無法往後退一點來看得更多，所以只能讓零件去適配鏡頭，而不是反過來。 |
| 光學口徑必須覆蓋零件 | 平行光線意味著前端鏡片至少要和視野一樣寬。大零件就需要一隻物理尺寸大、價格高的鏡頭，這也是遠心應用集中在小零件上的原因。 |
| 工作距離固定 | 安裝高度由鏡頭決定，而不是由您的防護和檢修通道決定。定下來之前先確認它裝得進工位。 |
| 成本 | 是同級標準鏡頭的數倍。當替代方案是一個不可信的測量結果時，這筆錢值得花；其他情況下就很難說得通。 |
景深也值得核算，而不要憑想象。遠心鏡頭常在小光圈下工作，這有幫助，但得到的景深仍然是有限的，仍然必須覆蓋零件的高度變化範圍。
什麼時候不需要它
大多數檢測是檢出，而不是測量，而檢出並不在意透視。如果問題是有沒有劃痕、汙漬、漏裝元件或不良焊縫，那麼配上合適照明的標準鏡頭才是正確且便宜得多的答案。透視誤差只會讓特徵出現的位置偏移不到一毫米，它不會把缺陷藏起來。
值得記住的區分是：明明需要檢出卻按測量來立規格，是檢測專案上最常見的過度採購方式之一。先確定您要問的是哪個問題，再為那個問題採購光學。
具體怎麼決定
- 寫下您是要檢出缺陷還是要報出尺寸。如果是檢出，到此為止，用標準鏡頭。
- 如果是尺寸，找出公差。然後估算零件的高度變化，以及特徵距畫面中心有多遠。
- 把由此推算出的透視誤差與公差作比較。如果它佔去了公差中相當可觀的一部分，那您需要遠心光學。
- 確認鏡頭的視野容得下您的零件，且其固定工作距離裝得進您的工位。
- 確認景深覆蓋了您的高度變化範圍。
我們的光學計算器會把兩條路線的算術都算好，包括帶固定工作距離的遠心方案，這樣在有人報價硬體之前，您就能把選定安裝距離下的標準鏡頭與遠心方案作對比。工業相機指南涵蓋同一決策中感測器那一側的內容，而機器視覺系統指南則把兩者放進整個工位的語境裡。照明是任何光學決策的另一半，見我們關於機器視覺照明.
常見問題
什麼是遠心鏡頭？
遠心鏡頭是一種光線平行而非收斂的鏡頭，因此放大倍率不隨物距變化，畫面中每一點都是正對著看的。實際效果是它消除了透視：孔無論落在影象何處都是圓的，位置略高的零件測出的尺寸也一樣。標準鏡頭的正式名稱是入心鏡頭，其視錐隨距離擴張，因此這兩點都做不到。
什麼時候需要遠心鏡頭？
當您要按公差報出一個尺寸時、當零件有真實高度且從上方檢測時、當一項檢測要跨畫面比較特徵（例如寬聯結器上的插針間距）時，或當零件的高度和落座存在無法用工裝消除的差異時。除這些情況之外，配好照明的標準鏡頭通常才是正確選擇。
遠心鏡頭和標準鏡頭有什麼區別？
標準入心鏡頭的視野隨距離擴張，因此物體越近顯得越大，遠離中心的特徵會被略微從側面看到。遠心鏡頭的光線是平行的，在整個畫面裡都給出恆定的放大倍率和正對視角。代價是遠心鏡頭的視野固定、工作距離固定、前端光學至少要和視野一樣寬，而且價格高得多。
遠心鏡頭為什麼貴？
因為平行光線要求前端光學元件至少和所成像的視野一樣大。視野翻倍，所需精密玻璃的直徑大約也翻倍，而成本隨直徑迅速上升。這也是遠心光學集中用於小零件的原因，以及為什麼大口徑遠心鏡頭往往不只是貴，而是根本不現實。
遠心鏡頭的景深更好嗎？
它們的表現通常不錯，因為常在小光圈下使用，但景深仍然有限，應當核算而不是憑想象。要求和任何鏡頭都一樣：在您的工作距離上，保持可接受清晰度的那段區間必須覆蓋零件的高度變化範圍。
能用遠心鏡頭做缺陷檢出而不是測量嗎？
可以，也能用，但很少值得這筆錢。透視誤差只讓特徵出現的位置偏移不到一毫米，它不會掩蓋劃痕、汙漬或漏裝元件。對檢出而言，把預算花在照明幾何上比花在遠心光學上帶來的提升更大。
在您的零件上體驗 Overview AI
把您的零件或瑕疵照片寄給我們，視覺工程師會告訴您 Overview 能否檢出，大多數系統幾天內即可在產線上運行。