为什么工业镜头选型总踩坑？
很多工程师拿到相机后，第一反应是“镜头随便配一个能看清就行”。结果调试时发现：视野不够、边缘模糊、工作距离太短，甚至无法安装。工业镜头选型不是简单的“放大倍数”，而是一套**光学、机械、工艺**的综合计算。下面用自问自答的方式，把最容易踩的坑一次讲透。
工业镜头怎么选？先回答五个关键问题
1. 我的被测物到底有多大？
把被测物的**最大长宽尺寸**写下来，再留出10%的冗余。例如PCB板长50 mm，宽30 mm，那么视野FOV至少要55 mm × 33 mm。这一步直接决定后续焦距计算。
2. 相机靶面是多少？
打开相机手册，找到**sensor尺寸**。常见1/2.3" sensor对角线7.66 mm，2/3" sensor对角线11 mm。靶面越大，同等视野下所需焦距越长，景深反而更浅。
3. 工作距离能有多近？
机械结构往往限制镜头前端到物体的最小距离。如果只能给200 mm空间，就别惦记25 mm的超广角头，否则像面会顶到被测物。
4. 需要多高的分辨率？
把相机像素数换算成**像素当量**（μm/pixel）。例如500万像素2448×2048，FOV 55 mm对应单像素22.5 μm。若缺陷必须检出10 μm，显然这套组合不达标，要么提高相机分辨率，要么缩小FOV。
5. 现场光源和震动环境如何？
高震动场景要选**金属外壳C口镜头**，避免塑料CS口松动；同轴光场景需预留分光棱镜空间，否则35 mm以上焦距镜头可能撞灯。
工业镜头焦距如何计算？三步公式一次掌握
Step1 写下基础数据
- Sensor宽（Sw）= 11 mm（2/3"）
- Sensor高（Sh）= 7.3 mm
- 视野宽（FOVw）= 60 mm
- 工作距离（WD）= 300 mm
Step2 套用焦距公式
焦距 f = (Sensor尺寸 × 工作距离) / 视野尺寸
以宽边计算：f = (11 × 300) / 60 = **55 mm**
以高边复核：f = (7.3 × 300) / 40 = **54.75 mm**
两边结果一致，说明视野比例与sensor比例匹配，可直接选**55 mm定焦镜头**。
Step3 检查景深是否够用
景深公式：ΔL = 2 × f² × λ × (WD/f)² / (pixel_size × k)
取λ=0.55 μm（绿光），pixel_size=3.45 μm，k=2.5（经验系数）
ΔL ≈ 2 × 55² × 0.00055 × (300/55)² / (0.00345 × 2.5) ≈ **±4.2 mm**
若被测物厚度超过8 mm，需缩小光圈或改用**远心镜头**。
定焦、变焦、远心到底差在哪？
定焦镜头：性价比之王
优点：畸变<0.1%，光圈大，价格低；缺点：调机靠移动整台相机。适合**批量固定产品**。
变焦镜头：实验室万金油
优点：倍率连续可调；缺点：重复精度差，长期震动后易跑焦。仅用于**打样阶段**。
远心镜头：测量级精度
优点：无视差、景深大、畸变<0.05%；缺点：体积大、价格高、工作距离固定。必须检**尺寸公差±5 μm以内**时才用。
接口类型选C口还是CS口？
C口法兰距17.526 mm，CS口12.526 mm。CS口相机加5 mm接圈可转C口，反之不行。若现场需要频繁更换镜头，**统一C口**能减少备件种类。
光圈与快门如何联动？
高速产线（1 m/s）拍二维码，曝光时间需<0.5 ms。此时即使全开F1.4光圈，进光量仍不足，必须**加大同轴光源**或选更大靶面相机。切记：光圈收两档，景深翻倍，但进光量只剩1/4。
实战案例：手机屏幕缺陷检测
需求：检测6.1英寸屏幕（150 mm×70 mm）上0.05 mm划痕。
- 相机：1200万像素4096×3000，pixel=3.45 μm
- 像素当量需≤0.05 mm → 选FOV 200 mm×150 mm，pixel=48.8 μm，不达标
- 缩小FOV到50 mm×37 mm，pixel=12.2 μm，仍不够
- 改用2000万像素5472×3648，pixel=2.4 μm，FOV 60 mm×40 mm，pixel=11 μm，接近
- 焦距计算：f=(11×400)/60≈**73 mm**，选75 mm远心镜头
- 景深验证：划痕深度<0.01 mm，远心镜头景深±6 mm，满足
采购前必须核对的清单
- 镜头分辨率（lp/mm）≥相机奈奎斯特频率（1/(2×pixel_size)）
- 最大sensor尺寸≥实际sensor对角线
- 最近工作距离≥机械极限
- 滤镜螺纹是否匹配现场光源
- MTF曲线在中心与边缘下降<30%
常见误区快问快答
Q：焦距越长，视野越小，精度一定越高吗？
A：不一定。精度取决于**像素当量**，如果长焦导致工作距离过远，像素当量反而变大。
Q：为什么同一款镜头，白天清晰晚上糊？
A：红外光下玻璃折射率变化，镜头未做**日夜共焦设计**，需加IR截止滤镜或换镜头。
Q：加了延长管后画面发虚？
A：延长管改变了法兰距，需重新计算光学倍率，并**手动微调焦环**，否则超出景深。
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