哎呀，最近不少搞自动化的朋友都在嘀咕，机器视觉系统这玩意，相机买得老贵，算法也调得不错，可这图像质量嘛，有时候就是差了那么点意思，不是边缘模糊就是尺寸测不准。咋回事呢？十有八九，问题就出在镜头这个“眼睛的镜片”上，尤其是工业相机常用镜头焦距为多少这个基础问题没搞明白。选错了焦距，就好比给望远镜配了个放大镜，怎么看怎么别扭。
简单说，焦距就是镜头光学中心到成像面焦点的距离。可别小看这个数字，它直接管着三件大事：你站多远拍（工作距离）、能拍多宽（视场大小）、拍出来的东西清不清楚（成像大小和景深）-3。咱们工业上常用的定焦镜头，焦距规格就那么几档：4mm、6mm、8mm、12mm、16mm、25mm、35mm、50mm、75mm等等-3。数字越小，视野越广，像个“广角眼”；数字越大，视野越窄，但能把远处的目标“拉”到眼前看细节，像个“千里眼”-8。
所以，选焦距绝不是凭感觉。比如，你要在一条宽敞的流水线上检测大箱子的外观，工作距离远、要看全貌，可能就得用8mm、12mm这样的短焦镜头。反过来，要是检测电路板上0.1毫米的焊点缺陷，相机没法凑太近，那就得请出50mm甚至75mm的长焦镜头，把细节放大看个究竟-3。这里有个血泪教训，我之前就见过一个案例，厂里用了个标准50mm镜头去检小焊点，结果视野是够了，但细节糊成一团，缺陷全溜了，后来换了更高倍的方案才解决-4。
光知道概念不够，咱得会算。这里甩给你两个实用公式，保管比凭经验蒙靠谱。
第一个公式是核心：焦距（f） ≈ （工作距离（WD） × 传感器尺寸（Sensor Size）） / 视场大小（FOV）-2。举个例子你就明白了：假设你的相机要安装在距离产品300mm的位置（WD=300），你需要检测的区域是个50mm x 50mm的方块（FOV=50），你的相机传感器尺寸是1/1.8英寸（换算后宽约6.4mm）。那么粗略一算，焦距 ≈ (300 6.4) / 50 ≈ 38.4mm。市面上最接近的常用规格是35mm或50mm，这时候你就得根据是想视野略大点（选35mm）还是成像更精细点（选50mm）来微调了-6。
另一个等价的公式是从物体尺寸出发：f = （传感器靶面尺寸 y‘ × 工作距离 WD） / 物体尺寸 y-5。这两个公式本质上是一回事，帮你从不同角度锁定目标。记住它们，下次选型时心里就有底了，不会再被销售忽悠着乱买。这也就是为什么工业相机常用镜头焦距为一系列标准值，它其实是传感器尺寸、工作距离和视野大小三者平衡后的结果，不是凭空定下来的。
搞定焦距只是万里长征第一步。镜头这门学问，水深着呢。首先得看“底片”配不配，也就是镜头靶面尺寸得大于等于相机传感器尺寸，不然拍出来的照片四周全是黑圈，跟老式胶片没装好一样-1。接口也得对上，常用的C口和CS口差着5mm呢，不匹配得加转接环-3。
然后是光圈和景深，这俩兄弟直接影响清晰范围。光圈越大（F值越小），进光多，在暗环境下好用，但景深浅，产品稍微有点高度起伏，有的地方就虚了-1。所以检测有厚度的东西，比如药瓶上的标签，就得用小光圈（F8或更大）来扩大景深，同时把光源打亮补足光线-2-6。
如果涉及到高精度尺寸测量，比如检测零件的公差要求低于±0.01mm，普通镜头会因为“近大远小”的透视产生视差，测不准。这时候，你就得考虑“学霸”级别的远心镜头了。它通过特殊设计，让光线平行进入，完全消除了视差，在一定的景深范围内，放大倍率恒定不变，测量又准又稳-2-10。当然，远心镜头价格也“更美丽”，所以用在刀刃上才行。
1. 网友“奔跑的码农”提问： 看了文章还是有点抽象。我有个具体项目：要在一条包装线上检测不同高度盒子的顶部条形码，盒子高度在100mm到150mm之间跳动，工作距离大概固定500mm。我该怎么选镜头？主要考虑焦距还是别的？
答： 这位朋友你好！你这个场景挺典型，属于“固定点位看变身高物体”。首先，焦距肯定要先定。假设你的条码大概需要占据视野宽度200mm（为了能拍全不同大小的盒子），相机用常见的2/3英寸传感器（宽约8.8mm）。套用公式：焦距 ≈ (500mm 8.8mm) / 200mm ≈ 22mm。你可以选择市面上常见的25mm焦距镜头。
但是，你问题的核心难点其实不在焦距，而在景深！盒子高度有50mm的变化范围，这意味着清晰的焦点范围必须覆盖这个高度差。普通25mm镜头在F8光圈下，景深可能远远达不到50mm。这时候你有两个主要思路：
一是牺牲一些进光量，拼命缩小光圈（比如用到F16），同时搭配非常高亮度的光源来补偿。但这可能会引入衍射，降低整体图像锐度-6。
二是强烈建议你评估一下远心镜头。远心镜头（尤其是物方远心）拥有超大的景深，专门对付这种被测物体高度变化的情况。它能确保100mm和150mm高的盒子，条码在图像里都是一样清晰、一样大，极大简化你的定位和识别算法-10。虽然初始投入高，但对于这种多品种产线，稳定性和效率的提升是巨大的。所以，你的决策顺序应该是：先算焦距锁定大致范围，然后立刻把重点转移到解决景深挑战上。
2. 网友“光学小白”提问： 经常听人说远心镜头好，但它到底比普通镜头贵在哪？除了测量，像外观缺陷检测（比如查划痕、脏污）有没有必要用？
答： 好问题！远心镜头贵，主要贵在它的设计和制造精度上。你可以把它理解为一个“光学平行光管”，内部镜片组的设计非常复杂，要把光线变成平行光，需要用到更多的高精度镜片，材料和加工成本自然就上去了-10。
至于外观缺陷检测要不要用，这得“看菜下饭”。如果缺陷是颜色对比、纹理差异这类，对绝对尺寸和位置不敏感，普通优质定焦镜头配好光源，完全能胜任，性价比更高。
但是，如果缺陷检测与精确尺寸或位置挂钩，比如要判断划痕的精确长度、宽度是否超差，或者零件边缘的毛刺尺寸，那么远心镜头的优势就显现了。因为它没有透视畸变（普通镜头边缘会拉丝变形），图像边缘和中心一样真实，测量结果不随物体在视野中的位置而变化-10。另外，对于一些反光强烈的金属表面，某些特定角度的远心光源搭配镜头，可以更好地抑制眩光，突出表面纹理。所以，要不要上远心，关键看你检测的“质控点”是啥，为“精度”和“稳定性”付费，在高端制造里往往是值得的。
3. 网友“系统集成菜鸟”提问： 我刚入行，领导让我负责一套视觉系统集成。相机、镜头、光源、软件都要我管。能不能给个最简单的 checklist，确保镜头别拖后腿？
答： 新人接手全盘，压力不小，理解！别慌，围绕镜头你按这个清单过一遍，能避开80%的坑：
第一步：明确需求“三要素”。 拿着卷尺去现场量！工作距离（WD） 尽量精确；明确要看的视野（FOV） 多大；搞清楚最小要检测的缺陷或特征尺寸是多少。这是所有计算的基石。
第二步：相机与镜头“门当户对”。 先选定相机（分辨率、传感器尺寸）。然后确保：1）镜头接口（C/CS）和相机匹配-3；2）镜头靶面尺寸 ≥ 相机传感器尺寸-1；3）镜头分辨率（lp/mm）要能支持相机的像素密度，别让镜头成为清晰度的瓶颈-5。
第三步：焦距与景深“两手抓”。 用前面说的公式计算焦距，选定一个接近的标准值-2。立刻评估景深是否够用（物体有无高度变化？），不够的话，计划用缩小光圈+强光源，还是考虑远心镜头-6。
第四步：环境与安装“想周到”。 现场有油污灰尘吗？要给镜头配防护窗和吹气清洁装置吗-4？安装空间够不够，长焦镜头会不会杵到别的东西？振动大不大，需不需要稳固的支架？
第五步：实测验证“见真章”。 镜头到手别急着装，在工位上用标准分辨率测试卡（比如USAF1951）实拍，看看中心和边缘的清晰度是否达标-6。用有高低差的实物试拍，检查景深是否覆盖。
把这五步走扎实，至少证明你考虑周全了。视觉系统是光、机、电、算的结合，镜头是光学的起点，起点稳了，后面的路才好走。慢慢来，每个项目都是经验的积累！
