國內機器視覺從無到有，經過這十多年的發展，已經到了快速發展的時期，各個行業對視覺檢測提出的要求越來越高，也有越來越多的項目是常規鏡頭無法解決的，這就需要一些特殊定制的鏡頭來解決，今天給大家分享我們長步道特種鏡頭的一些應用場景。

或許大家都有遇到過高度差異比較大的物體的檢測需求，這里給大家舉一個案例，在新能源鋰電池行業卷繞段，在卷繞過程中，極耳會逐步疊加，可能會發生位置偏移的情況，當出現偏移量比較大的時候，從側面進行極耳翻折的檢測，極耳的位置不一樣，也就是極耳到檢測系統的工作距離會發生變化，客戶就要求假定最大變化20mm，在20mm的變化范圍內檢測極耳翻折缺陷，然后根據翻折的程度來進行判定OK NG，這個項目的難點在于要做到20mm的景深，同時還要保持倍率一致，無視差，如果拍攝存在視差，前后位置極耳翻折的大小在圖像上就會有區別，無法滿足拍攝需求。

提到無視差，大家第一反應應該是遠心鏡頭，遠心鏡頭因為獨特的平行光路，能保持圖像放大倍率一致，但遠心鏡頭也并非十全十美，也不能突破光學定律，遠心鏡頭的景深跟放大倍率、光圈還有NA值有關，我們可以看到，列表中就算景深最大的0.1x的遠心鏡頭，也只能做到9.3mm， 遠遠無法達到項目要求；

而能夠提升景深效果的鏡頭，我們可以想到沙姆鏡頭，沙姆鏡頭通過調整鏡頭和芯片間的沙姆角，以及配合合適的拍攝角度，能夠將普通鏡頭的景深效果提升1/3甚至更高，但是普通的沙姆鏡頭存在視差，無法保證倍率一致。那么將兩者結合起來是不是就可以了呢？將遠心鏡頭做成沙姆結構，在保持遠心光路的基礎上還能增加景深，但我們對現場使用空間和使用的鏡頭倍率進行光學模擬，發現景深還是無法達到要求。

綜合以上來看，遠心鏡頭能保持倍率一致，但是景深不夠，沙姆鏡頭在特定情況下才能滿足景深要求，而且會存在視差，目前市面上也有能滿足這兩個要求的方案 液態鏡頭，通過改變液態鏡片的曲率，來實現不同工作距離下的對焦，同時也能保持倍率一致，但目前液態鏡頭的價格比較高，成本上不占優勢。

基于以上市場現狀，長步道設計了一款既能保證景深，又能保證倍率的價格更低成本更有優勢的特種鏡頭 超景深電動對焦遠心鏡頭，這款鏡頭內部集成了超聲波馬達，通過控制馬達能做到在鏡頭位置不變的情況下，物體工作距離變化22mm都能對焦清晰，也就是能做到景深22mm，而這款鏡頭是在雙遠心鏡頭的基礎上實現電動對焦，因此能保證在景深22mm的變化范圍內，保持放大倍率不變，可以進行精密的尺寸測量，而鏡頭使用的超聲波馬達對比普通的步進馬達的優勢在于，精度更高，馬達本身能做到的最小精度是0.03°，對應到鏡頭上的調焦角度甚至能做到0.001°，再細微的變化都能及時捕抓，超聲波馬達轉速更快，最快每鐘能轉400轉，對應到鏡頭上就是最快1.5秒內就能實現22mm的景深變化，而且超聲波點電機不會發生堵轉燒電機的問題，響應速度快，響應時間小于1ms，控制接口為通用的RS232接口，鏡頭光圈F5.6-F22可調節，能做到跟液態鏡頭一樣的事情，價格卻比液態鏡頭低將近小一半，在成本更有優勢。除了能應用在上述鋰電卷繞段極耳翻折檢測外，這款鏡頭還能應用在高度差異大的物體對焦與精準測量，以及斜面物體通過多次拍照進行圖片合成實現精準測量。就是即需要用到遠心鏡頭，又需要超大景深或者多次對焦的項目都可以使用這款鏡頭測試。

我們還將電動對焦模組應用在了適用范圍更廣的常規FA鏡頭，將原本手動對焦的操作交給機器，可以應用在一些極端環境人為不方便進行對焦的時候，比如安裝距離比較高，高溫、噪音、粉塵等環境下，每次對焦都需要爬上爬下，這時候就可以使用電動對焦鏡頭，通過電腦控制鏡頭對焦；還有一些不規則物體的測量，可以做到一個工位多次對焦檢測，節省工位，簡化視覺系統。

說到簡化視覺系統，對我們長步道了解的同行可能對我們這款產品有一定的了解，檢測一些小物件的外側缺陷的時候，傳統方案是使用多組鏡頭多組相機分角度拍攝，而這款360°外壁檢測鏡頭可以使用一顆鏡頭一顆相機，從物體上面拍攝，將物體環外側信息通過折反射的原理，在一張圖片上成圓冠狀成像，簡化視覺系統，適用于瓶蓋、螺絲等小物件的缺陷外觀檢測，因為畸變較大，不適合進行尺寸測量。

相對應的也有檢測物體內壁信息的360°內壁鏡頭，左邊的適用于管道類需要伸進去拍攝的內壁檢測，就是工業上的針孔鏡頭，能清晰地檢測隱藏在內部的特征和缺陷，右邊的鏡頭是在物體上方拍攝，特殊的光學結構使其擁有大視角和大景深，能將內壁信息展開，進行內壁拍攝適用于檢測圓柱、孔洞、瓶子和螺紋等物體。

上述外壁鏡頭也存在局限性，只適合檢測外徑30mm以下小尺寸物體，因此長步道推出了八棱鏡鏡頭，將物體通過八個角度進行拍攝，檢測范圍是5mm-70mm。 前端是大視野遠心鏡頭，通過特殊的折反射光路，能分別檢測物體外壁和內壁，當尺寸和高度合適的時候，能夠同時檢測物體內外壁，更大程度的簡化系統，節約成本。像這種高度的酒瓶蓋，常規360°外壁鏡頭至少需要分開拍攝兩次，上面一次，下面一次，而八棱鏡鏡頭能夠一次拍攝完全，而且像這些緊固件內壁信息在合適的情況下也能拍攝出來，這就是八棱鏡鏡頭的優勢，但因為分成八個面，所以不能做到傳統360°鏡頭的圖片拉伸合成。

機器視覺檢測呈現高分辨率、高光譜成像趨勢，近年sony推出了工作波長覆蓋可見光+近紅外（400-1700nm）的芯片，督促著我們鏡頭也往更高端的領域前進，因為普通的鏡頭無法發揮出這種高端芯片的性能。為什么不適配呢？

首先是普通鏡頭鍍膜要么是可見光波段要么是紅外光波段，不能兼顧400-1700nm這么長波段，除了鏡片鍍膜外，還有一個原因是普通鏡頭存在焦點偏移，不同波長光線的折射率不一樣，在可見光下對焦清晰，切換成紅外光下就會模糊，如果不進行校正，無法共焦，就不能做到高光譜成像。那我們常見的安防監控鏡頭是怎么做到白天可見光成像，晚上紅外補光，紅外光成像，且不需要重新對焦，秘密就在于鏡頭上加入ICR切換器 ；

ICR內裝有不同厚度的可見光截止濾光片和紅外截止濾光片，通過不同厚度濾光片進行光路細微調節，可見光下使用一種厚度濾光片，紅外光切換另一種厚度濾光片，實現可見光和近紅外雙光譜共焦的功能。 我們針對IMX990/991推出了高光譜鏡,通過使用超低色散玻璃，在超寬的波長范圍內，完全校正了焦點偏移，實現高光譜共焦。這一系列推出12-35mm 4款鏡頭。

產品特點：1.專為SWIR芯片IMX990/IMX991設計

2.使用超低色散玻璃，在超寬的波長范圍內，完全校正了焦點偏移

3.廣泛應用于工業分選、色差檢測、食品檢測、醫學制藥等領域

主要應用領域在糧食異物檢測、食品包裝檢測，以及半導體硅片檢測等外部缺陷及內部缺陷檢測，還有食品材料、塑料、藥品等材料分選。

審核編輯黃宇