一种新型机器视觉镜头的制作方法

1.本实用新型涉及视觉镜头技术领域，特别涉及一种新型机器视觉镜头。


背景技术：

2.随着自动化产业的蓬勃发展，机器视觉技术在产品质量检测方面得到广泛应用。机器视觉镜头是机器视觉系统的重要组成部分。目标和样品需要通过光学镜头才可成像于图像传感器的光敏面上，进而供图像处理系统处理。因此镜头的成像质量至关重要。在大规模的工业生产中，机器视觉替代人工视觉可大大提高产品质量和生产效率。每个机器视觉系统都包含一个甚至多个机器视觉镜头。
3.随着机器视觉技术的发展，目前市场上对机器视觉镜头的需求也日益增长。在国外，伴随着半导体技术以及电子技术的进步，机器视觉技术在众多领域中得到了应用。在国内，由于与机器视觉相关联的制造业发展速度缓慢，国内机器视觉技术起步也较晚，这导致国内机器视觉镜头的发展较国外缓慢。
4.工业检测中，复杂部件的非接触精密检测对机器视觉镜头的要求很高。目前，最先进的机器视觉技术仍然由欧美、日本等国家掌握；中国正处于技术转型时期，对机器视觉技术有着极大的需求，针对于机器视觉的镜头设计少之又少，高端工业镜头大多是引进国外产品，国外高端工业镜头通常需要10种以上的光学材料，材料单价平均单价在300元/公斤以上，且结构比较复杂，全球面光学玻璃镜头结构一般需10镜组左右且透镜数量在15片以上，10片以内的镜头结构多数含多片非球面镜片，因此成本很高，导致此类检测设备造价居高不下。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种新型机器视觉镜头，以解决上述问题。
6.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
7.一种按照光路方向依次排列的六镜组十片透镜；第一镜组为正光焦度的第一镜片，第二镜组正光焦度的第一胶合镜片，第三镜组为负光焦度的第二胶合镜片，第四镜组为负光焦度的第三胶合镜片，第五镜组为正光焦度的第四胶合镜片，第六镜组为正光焦度的第六镜片，所述第一镜片和所述第六镜片采用相同材质，所述第一胶合镜片、所述第二胶合镜片、所述第三胶合镜片和所述第四胶合镜片均采用两种材质。
8.进一步的，所述第一镜组设于第一镜段内，所述第二镜组设于第二镜段内，所述第三镜组设于第三镜段内，所述第四镜组设于第四镜段内，所述第五镜组设于第五镜段内，所述第六镜组设于第六镜段内，相邻镜段间通过采用螺接相互固定。
9.进一步的，各镜段均呈圆柱形，且各镜段直径相同，于所述第一镜段、所述第二镜段、所述第三镜段、所述第四镜段和所述第五镜段的右端设有直径相同且小于各镜段的螺纹连接杆，于所述第二镜段、所述第三镜段、所述第四镜段、所述第五镜段和所述第六镜段的左端设有内径与所述螺纹连接杆相同的螺纹连接筒，所述螺纹连接杆于所述螺纹连接筒
内的螺接可构呈相邻镜段间的连接固定。
10.进一步的，于所述第三镜组及所述第四镜组之间设有光栏。
11.进一步的，所述第一镜片和所述第六镜片采用h-zk11材质，该材质的折射率为1.64，阿贝分数为55.47，所述第一胶合镜片、所述第二胶合镜片、所述第三胶合镜片、所述第四胶合镜片采用h-zk11和h-baf5两种材质，两种材质对应对应的折射率分别为1.64及1.61，阿贝数分别为55.47及43.88。
12.进一步的，镜头结构采用折射式光路。
13.相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：
14.1.全部采用国产低成本光学材料，平均单价在100元/公斤以内，结构简单，均为球面玻璃镜片，加工难度低，显著降低加工成本，容差性能较强；
15.2.高分辨率，低畸变，高对比度及良好的色差校正效果；
16.3.通用性强，对本结构前后组空气间隔及个别镜片曲率半径进行适当的调整即可满足芯片尺寸为1/4至1英寸的高分辨率工业相机的使用要求。
17.4.通过设置相邻镜片组段间以螺纹连接杆和螺纹连接筒连接，使得各镜片组之间的空气间隔可微调。
附图说明
18.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
19.图1为本实用新型实施例所述的一种新型机器视觉镜头的镜组结构示意图；
20.图2为本实用新型实施例所述的一种新型机器视觉镜头的光线追迹示意图；
21.图3为本实用新型实施例所述的一种新型机器视觉镜头的场变和畸变示意图；
22.图4为本实用新型实施例所述的一种新型机器视觉镜头的mtf曲线图；
23.图5为本实用新型实施例所述的一种新型机器视觉镜头的爆炸图；
24.附图标记说明：
25.101、第一镜组；102、第二镜组；103、第三镜组；104、第四镜组；105、第五镜组；106、第六镜组；1、第一镜段；11、第一螺纹连接杆；2、第二镜段； 21、第二螺纹连接杆；22、第一螺纹连接筒；3、第三镜段；31、第三螺纹连接杆；32、第二螺纹连接筒；4、第四镜段；41、第四螺纹连接杆；42、第三螺纹连接筒；5、第五镜段；51、第五螺纹连接杆；52、第四螺纹连接筒；6、第六镜段；61、第五螺纹连接筒。
具体实施方式
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“背”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
29.本实施例涉及一种新型机器视觉镜头，通过设置六组间隔设置的镜片组，可在较为简单的结构下获得高分辨率，低畸变，高对比度及良好的色差校正效果。
30.基于以上设计思想，本实施例的一种新型机器视觉镜头的一种示例性结构如图1所示，结合图2、图3和图4所示，包括依次排列的六镜组十片透镜，第一镜组101为正光焦度的第一镜片，第二镜组102为正光焦度的第一胶合镜片，第三镜组103为负光焦度的第二胶合镜片，第四镜组104为负光焦度的第三胶合镜片，第五镜组105为正光焦度的第四胶合镜片，第六镜组106为正光焦度的第六镜片。
31.其中，所述第三镜组与所述第四镜组之间设有光栏，可对杂光起到过滤作用。具体的，第一镜片和第六镜片采用h-zk11材质，该材质的折射率为1.64，阿贝分数为55.47，第一胶合镜片、第二胶合镜片、第三胶合镜片、第四胶合镜片采用h-zk11和h-baf5两种材质，两种材质对应对应的折射率分别为1.64 及1.61，阿贝数分别为55.47及43.88。
32.本实施例的一种新型机器视觉镜头在成像质量不低于现有其他镜头结构的前提下，仅使用两种国产低成本光学材料，其平均单价在100元/公斤以内，整体结构简单，加工难度低，能够显著降低加工成本，且容差性能较强，同时具有高分辨率，低畸变，高对比度以及良好的色差校正效果。
33.本实施例中，镜头基本参数如下：
34.像高为11mm，物高为22mm，工作距离大于100mm，畸变小于0.003％，长度为135mm，分辨率大于1000万像素。
35.最后，如图5所示，第一镜组101设于第一镜段1内，第二镜组102设于第二镜段2内，第三镜组103设于第三镜段3内，第四镜组104设于第四镜段 4内，第五镜组105设于第五镜段5内，第六镜组106设于第六镜段6内。
36.于第一镜段1的右端设有第一螺纹连接杆；于第二镜段2的左端设有第一螺纹连接筒22，于第二镜段2的右端设有第二螺纹连接杆21；于第三镜段3 的左端设有第二螺纹连接筒32，于第三角镜段的右端设有第三螺纹连接杆31；于第四镜段4的左端设有第三螺纹连接筒42，于第四镜段4的右端设有第四螺纹连接杆41；于第五镜段5的左端设有第四螺纹连接筒52，于第五镜段5的右端设有第五螺纹连接杆51；于第六镜段6的右端设有第五螺纹连接杆51。
37.第一螺纹连接杆螺接在第一螺纹连接筒22内，使得第一镜段1和第二镜段 2固定连接；第二螺纹连接杆21螺接在第二螺纹连接筒32内，使得第二镜段2 和第三镜段3固定连接；第三螺纹连接杆31螺接在第三螺纹连接筒42内，使得第三镜段3和第四镜段4固定连接；第四螺纹连接杆41螺接在第四螺纹连接筒52内，使得第四镜段4和第五镜段5固定连接；第五螺纹连接杆51螺接在第五螺纹连接筒61内，使得第五镜段5和第六镜段6固定连接。同时，由于各螺纹连接杆于对应的螺纹连接筒内的螺接深度可调，即使得各镜组之间的距离可微调，以更便于使用。
38.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。